среда, 25 января 2012 г.

Ученые повторили «в пробирке» процесс зарождения многоклеточных организмов

Ученые повторили «в пробирке» процесс зарождения многоклеточных организмовУченым удалось показать, как в первых многоклеточных организмах клетки жертвовали собой ради воспроизведения потомства. То же происходит и у людей: все клетки нашего тела живут только для того, чтобы сперматозоиды и яйцеклетки могли передать ДНК потомству, замечают авторы работы.

Около 3,8 млрд лет назад на Земле существовал так называемый общий предок – одноклеточный бактериальный организм, который является прародителем всего живого на Земле. В суровых условиях древней Земли (метеоритная бомбардировка, высокие температуры, ураганные ветра, приливные волны до 300 м в высоту) он активно эволюционировал: около 3,5 млрд лет назад произошло разделение на бактерии и археи, около 3 млрд лет назад появились первые фотосинтезирующие бактерии, которые создали кислородную атмосферу Земли. Однако «кооперация» одноклеточных шла гораздо дольше: лишь 1,2 млрд – 500 млн лет назад на нашей планете появились первые многоклеточные организмы.

Теперь ученым удалось смоделировать, как это произошло.

Процесс появления многоклеточных организмов, растянувшийся на миллионы лет, смоделировали в лаборатории на пивных дрожжах за 60 дней.

Статья, посвященная этому открытию, опубликована исследователями из Университета Миннесоты в журнале Proceedings of the Natonal Academy of Sciences.

Дрожжи «эволюционировали» в многоклеточные кластеры, которые кооперируются в работе, совместно производят потомство и адаптируются к окружающей среде. Именно эти признаки определяют развитие всей современной нам жизни на Земле, исходным «материалом» для которой стали первые бактериальные сообщества.

«То, что «разделение труда» эволюционирует так быстро и хорошо воспроизводится в этих «снежных» скоплениях бактерий, – большой сюрприз. Первый шаг к формированию сложных многоклеточных организмов, кажется, не был таким уж сложным препятствием на пути эволюции, как предсказывает теория. Эта работа дает ответы, но и одновременно ставит массу новых важных научных вопросов», – отметил Джордж Джилкрист, заместитель директора подразделения Национального научного фонда США, финансировавшего исследование.

Работа началась два года назад с обычного замечания во время перерыва на чашку кофе о том, что

наведение «моста» между одноклеточными и многоклеточными организмами – «это почти самое крутое из того, что мы можем сделать»,

– вспоминают Уильям Ретклифф и Майкл Травизано, авторы работы.

Дальнейшее стало большим сюрпризом: осуществить задуманное оказалось не так и сложно: проведенный на клетках дрожжей в питательной среде с помощью центрифуги эксперимент занял всего около 60 дней.

«Я думаю, что раньше это просто никто не пытался сделать. Не так много ученых занимаются экспериментальной эволюцией, и обычно они пытаются объяснить ее, а не воссоздать», – считает Рэтклифф.

Ученые выбрали пивные дрожжи, или Saccharomyces cerevisiae – вид дрожжей, которые с древности используются в изготовлении хлеба и пива. В природе они встречаются очень часто и растут быстро и неприхотливо. Дрожжи поместили в богатую питательную среду и на день оставили расти и размножаться в пробирке. Затем с помощью центрифуги содержимое среды разделили по весу. Так связанные кластеры клеток оказались на дне пробирки, так как они тяжелее. Сформировавшиеся «сообщества» отделили и вновь смешали с питательной средой.

После 60 таких циклов клеточные кластеры – уже из сотен клеток – были похожи на снежные хлопья круглой формы. Их исследование показало, что

это не просто группа «слипшихся» клеток, а постоянно связанные «родственники», сохраняющие «узы» в процессе деления.


Это наблюдение чрезвычайно важно: кооперация возможна только при генетическом сходстве. Когда кластеры достигали критического размера, часть клеток умирала в процессе апоптоза – управляемой клеточной смерти. Так они давали возможность размножаться своему собственному потомству, которое, в свою очередь, размножалось, только достигнув размера «родителей». Авторам работы удалось показать пути независимой эволюции многоклеточности на 25 тестовых группах бактерий.

«Просто скопление клеток – это еще не многоклеточный организм. Но то, что клетки действуют совместно, «жертвуют собой» ради общей цели и адаптируются к изменениям среды, вполне можно считать эволюционным переходом к многоклеточным формам жизни», – считает Рэтклифф.

Важнейшее свойство клеток в многоклеточных организмах – «альтруизм» в пользу общих, а не личных интересов: например,

все клетки человеческого тела живут только для того, чтобы позволить сперматозоидам и яйцеклеткам передать ДНК новому поколению,

подытожил автор работы.
Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Здоровье":

Некоторые клетки внутри развитых опухолей могут подавлять метастазы
Большие злокачественные опухоли с развитой кровеносной системой менее склонны к метастазированию, чем маленькие с подавленной кровеносной сетью, установили молекулярные биологи, искавшие новое средство для подавления роста сосудов. Парадоксальное открытие может скорректировать методы химиотерапии раковых больных. современная химиотерапия, подавляющая рост кровеносных сосудов и снижающая число пер...
  (читать дальше)

Лабораторный штамм птичьего гриппа может изменить политику государства в области науки
Вызванный «хорьковым гриппом» конфликт между научным сообществом и Национальным научно-консультативным советом США по биобезопасности, который рекомендовал редакциям журналов Science и Nature не публиковать якобы опасные детали статей, вошел в новую затяжную стадию обмена упреками, предостережениями и мнениями. Очередной номер Science вышел со специальным онлайн-приложением, излагающим доводы кон...
  (читать дальше)

Английский язык наполнен радостью
В англосаксонской журналистике есть такая поговорка: if it bleeds, it leads. Понимать это следует так: новости о кровавых событиях идут первыми. Исходя из этого логично предположить, что подшивка какой-нибудь типичной американской газеты в среднем содержит больше слов из разряда «война», «похороны», «рак», «убийство», чем «любовь», «мир» или «герой». То же самое с «Твиттером» — люди, кажется, до...
  (читать дальше)

Вызывает ли хлорофилл рак?
Американские учёные опровергают миф о том, что хлорофилл помогает веществам-канцерогенам. Исследователи из Орегонского университета сообщают, что растительный пигмент хлорофилл может оказывать противораковое действие. Это противоречит многочисленным данным о том, что хлорофилл, наоборот, стимулирует появление злокачественных опухолей. По словам учёных, им удалось показать полезное действие фотос...
  (читать дальше)

Смертельные вирусы могут путешествовать по континентам благодаря торговле мясом диких животных
Незаконная торговля мясом диких животных не только угрожает исчезающим видам Африки, но и может привести к вспышкам смертельных заболеваний в Северной Америке и Европе. «75% новых заболеваний люди получают от диких животных — либо непосредственно, либо через скот», — отмечает ведущий автор исследования Кристин Смит из EcoHealth Alliance (США). Пилотное изучение мяса диких животных, изъятого в ...
  (читать дальше)

Особый отряд иммунных клеток предотвращает развитие сепсиса
Учёные открыли разновидность иммунных клеток, которые даже среди своих выглядят настоящими кризисными менеджерами. Они собирают информацию об инфекции изо всех возможных источников и организуют сверхбыстрый ответ на неё. Есть одно довольно опасное инфекционное заболевание, которое не собирается сдавать позиции, несмотря на всякий там научно-технический прогресс. Речь идёт о сепсисе, или общем за...
  (читать дальше)

Сладкая газировка провоцирует диабет и сердечно-сосудистые заболевания
Если вы каждый день выпиваете по литру обычной сладкой газировки, знайте: это увеличивает количество жировых отложений на печени и в мышцах, окружающих органы в брюшной полости. К такому выводу пришли специалисты, практикующие в больнице при Университете Орхуса (Дания). О связи между потреблением шипучки с сахарозой и развитием ожирения, диабета и сердечно-сосудистых недугов известно давно, одна...
  (читать дальше)

Виноград может спасти от возрастной макулярной дегенерации
В Фордхэмском университете (США) обнаружили, что виноград может замедлять или даже предотвращать наступление возрастной дегенерации жёлтого пятна — хронического дистрофического процесса, которым страдают миллионы пожилых по всему миру. Защитный эффект винограда обеспечивается его противоокислительным действием. Учёные сравнивали влияние богатого антиоксидантами рациона на зрение, используя мыш...
  (читать дальше)

Самки гамбузий предпочитают самцов со «счастливым детством»
Из двух одинаковых самцов гамбузии выбирают в качестве брачного партнёра того, который хорошо питался в течение всего периода полового созревания. Эту любопытную особенность заметили исследователи из Австралийского национального университета. Гамбузия живёт в Австралии на правах полезного инвазивного вида: она эффективно истребляет личинок комаров, в том числе тех, что переносят малярию. Эндрю К...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)