Как возникли многоклеточные животные — исследование приблизило разгадку

Во всех животных, от червей и губок до медуз и китов, от нескольких тысяч до десятков триллионов генетически почти идентичных клеток. Эти клетки формируют различные ткани и органы. Животные разные, но один тип тканей имеется у всех — линия зародышевых клеток, которая производит сперматозоиды или яйцеклетки для размножения.Ученые до конца не понимают, как появилась многоклеточность. Принципиально важна адгезия клеток (способность отдельных клеток прилипать друг к другу и держаться вместе). Но известно, что белки, отвечающие за эту способность, появились у одноклеточных организмов задолго до появления животных. Исследование из Университета Чикаго, опубликованное в журнале Current Biology, представляет новый взгляд на ключевые эволюционные инновации, позволившие появиться современным многоклеточным животным.

Анализируя белки, ученые обнаружили, что у животных появился более сложный механизм деления клеток, который также способствует развитию многоклеточных тканей и зародышевой линии.

Многие белки, участвующие в делении клеток, существовали задолго до появления первых многоклеточных около 800 миллионов лет назад. Перед тем, как животная клетка разделится, структура, называемая митотическим веретеном, осуществляет деление хромосом; также она определяет положение, где произойдет разделение.Три белка, Kif23, Cyk4 и Ect2, связываются друг с другом и с веретеном — они непосредственно участвуют в установлении плоскости деления. Они были обнаружены только у животных. Kif23 и Cyk4 образуют стабильный белковый комплекс, центральспинслин. Он не только способствует установлению плоскости деления, но и создает мост между двумя новыми дочерними клетками. Ect2 — белок-регулятор для них.Клетки, которые не относятся к зародышевым, называются соматическими и не передаются следующему поколению. Зародышевые клетки особенные, поскольку они могут превращаться в любые типы клеток.Новое исследование показало, что эти три белка есть у всех животных и выполняют одну и ту же фунцию. Это предполагает, что белки сущестовали с самого появления животного мира более 800 миллионов лет назад и с тех пор не претерпевали значительных изменений.

Затем авторы идентифицировали несколько родственных белков у хоанофлагеллят, группы одноклеточных существ, наиболее близких к животным. ИИ предсказал, что некоторые из них могут образовывать комплекс, несколько похожий на центральспинслин. Но он явно отличаются от центральспинслина и не имеет последовательностей, которые позволяют связываться со структурой Ect2. Удивительно, но некоторые из видов хоанофлагеллят, у которых есть этот комплекс, также могут образовывать колонии через неполное деление клеток, то есть клетки не расплываются, а остаются «слипшимися».

Раскрыт секрет появления многоклеточности: микробы кооперируются через спецсигналы

Новое исследование намекает, как организмы стали многоклеточными

Справедливые инфузории проливают свет на то, как появилась многоклеточность

Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram