Микроорганизм, чьи эволюционные корни могут быть прослежены от эпохи первых многоклеточных животных, может дать ключи понимания того, как одноклеточные организмы осуществили критический эволюционный прыжок к многоклеточным формам.
Во время анализа одноклеточного простейшего - choanoflagellates (форма жгутиковых), ученые обнаружили, что эти организмы имеют характерный рецептор киназы тирозина (receptor tyrosine kinase), который обычно присутствует у многоклеточных животных. “Это впервые, когда такой рецептор был обнаружен у одноклеточного организма”, сказал Син Б. Кэрролл, - исследователь Медицинского Института Говарда Хугеса. Результаты исследования его группы были оглашены 18 декабря 2001 г. на слушаниях Национальной Академии Наук.
Choanoflagellates - группа вида, включающая приблизительно 150 разновидностей одноклеточных организмов, которые используют жгутики, чтобы передвигаться в воде и добывать себе пропитание. При этом choanoflagellates почти идентичны клеткам, которые имеются у других, но уже многоклеточных животных - губок, которые собирают пищу аналогичным образом. А некоторые разновидности choanoflagellates имеют тенденцию формировать колонии (то есть, цельный организм, подобный по структуре губкам).
Однако оставался нерешенным вопрос относительно того, являются ли эти простейшие самыми близкими к живущим формам простых многоклеточных животных? Для решения этой задачи пришлось сравнить гены одной разновидности choanoflagellate - Monosiga brevicollis, с четырьмя генами животных, которые отображают так называемые маркерные белки (фактор элонгации трансляции 2, альфа-тубулин, бета-тубулин и актин), повсеместно встречающиеся в среде животного мира.
Когда были сравнены последовательности генов choanoflagellate и генов многоклеточных животных, оказалось, что они являют собой свидетельство самого непосредственного родства между собой. Эти связи были настолько явны, что такую степень родства даже не могли предположить теоретически.
Среди нескольких сотен обычных последовательностей гена у простейших choanoflagellate был обнаружен рецептор киназы тирозина (аминокислоты), - молекулы, которая никогда прежде не была отмечена вне среды многоклеточных животных.
Рецепторы киназы тирозина - молекулярные датчики, располагающиеся на клеточной мембране. Когда внешние химические факторы влияли на рецепторы, они передавали сигналы внутрь клетки. Открытие рецептора киназы тирозина (называемого еще MBRTK1) у простейших, является очень важным, как это не покажется на первый взгляд странным, поскольку простейшие - choanoflagellates развили некоторые механизмы взаимодействия друг с другом на уровне себе подобных клеток, как происходит взаимодействие между клетками в организмах многоклеточных животных.
Дальнейший анализ MBRTK1 белка и сравнения его структуры с киназами в других организмах может дать науке важные ключи понимания важнейшего эволюционного прыжка – от простейших одноклеточных к многоклеточным формам животных, произошедшего более миллиарда лет назад.
Эволюционная ступень развития простейших началась с появления симбиотических клеток (к числу которых и относится choanoflagellates и все жгутиковые).
Накопление молекулярного кислорода в атмосфере (около 2 млрд. лет назад) повлияло на анаэробные организмы, положившие начало жизни на Земле. Они оказались в невыгодном положении. Одни из них вымерли, другие нашли среду обитания, лишенную кислорода, и продолжали там анаэробное существование. Третьи вступили в симбиоз с аэробными клетками. Так возникли эукариотические клетки.
Сущность симбиотической гипотезы возникновения эукариот состоит в следующем.
Полагают, что основой для симбиоза послужили амебоподобные крупные гетеротрофные клетки. В процессе питания вместе с органическими молекулами, находящимися в окружающей среде, они могли захватывать и мелкие бактериоподобные аэробные клетки, способные дышать кислородом. Такие бактерии могли функционировать и внутри клетки-хозяина, производя энергию. Те амебоподобные хищники, в теле которых аэробные бактерии оставались невредимыми, оказались в более выгодном положении, чем клетки, получившие энергию анаэробным путем. В дальнейшем бактерии-симбионты превратились в митохондрии. На возможность такого пути возникновения митохондрий указывает существование в наше время амеб, у которых нет митохондрий. Их роль выполняют бактерии-симбионты. Когда к поверхности клетки-хозяина прикрепилась другая группа симбионтов — жгутикоподобные бактерии, сходные с современными спирохетами, подвижность и способность к нахождению пищи у такой клетки резко возросли. Так возникли примитивные животные клетки — предшественники ныне живущих жгутиковых простейших.
Образовавшиеся подвижные эукариоты путем симбиоза с фотосинтезирующими прокариотическими организмами (возможно, цианобактериями) дали начало водорослям, т. е. растениям. Фотосинтезирующие бактерии-симбионты стали хлоропластами. Предполагаемый путь возникновения разных групп эукариотических организмов изображен на рисунке.
Таким образом, возникновение многоклеточных форм животных на Земле, вероятно, связано с тем, что жгутиковые простейшие нашли для себя новые формы симбиоза – между собой и между родственными клетками по виду, объединяясь в колонии.
[small]// [html_a href=http://www.sciteclibrary.com target=_blank]http://www.sciteclibrary.com[/small]