Как едноклетъчните организми са станали многоклетъчни
Американски учени са открили молекулярен механизъм, който може да е помогнал на едноклетъчните животни да станат многоклетъчни отдавна (преди около два милиарда години). Разкриха се и причините, които ги подтикнаха към такава сложна трансформация. Според изследванията едноклетъчните организми са били принудени да се обединят от заплахата от глад.
Досега проблемът с появата на многоклетъчни организми от техните едноклетъчни предшественици е една от най-интригуващите загадки от ранната история на живота на нашата планета. Както си спомняме, първите едноклетъчни живи организми са известни от седименти на възраст 3,9 милиарда години (в Гренландия). След това те тихо съществуват на Земята около два милиарда години, без да правят опити да се обединят в многоклетъчно същество и само преди 2,1-1,8 милиарда години те все още се появяват. Какво е накарало нашите едноклетъчни предци да променят навиците си и да създадат принципно различен тип организъм?
Всъщност древните екосистеми на Земята не са имали нужда от многоклетъчни същества. Едноклетъчните организми са доста ефективни за поддържане на стабилността на циркулацията на всички жизненоважни вещества, като азот, въглерод и фосфор. И както си спомняме, именно стабилността на тези цикли гарантира устойчивостта на екосистемите. Ако екосистемите са стабилни, тогава организмите, които я изграждат, по принцип не се нуждаят от еволюция - защо да измисляме нещо ново, когато животът вече е толкова добър?
В действителност обаче всичко, очевидно, не беше толкова безоблачно. Малките едноклетъчни организми са изправени пред един проблем (който за първи път е забелязан от домашния хидробиолог Б. В. Виленкин) - снабдяването им с хранителни вещества и храна се извършва изключително чрез дифузия през клетъчната мембрана. Изглежда, това би трябвало да благоприятства миниатюризацията на клетките, за да се увеличи съотношението на повърхността им към обема, а не разширяването на организма. Но…
Експерименти и наблюдения са показали, че много малък организъм, пасивно витаещ във водния стълб, бързо създава около себе си „пустиня“ - изяжда всички необходими вещества от непосредствено заобикалящия го воден слой. Освен това той все още замърсява тази „пустиня“ със своите отпадъци. При тяхното разлагане се изразходва целият близък кислород и в резултат този организъм се задушава. И той не е в състояние да плува далеч от "пустинята", която сам е създал: той просто няма достатъчно енергия за такова пътуване (в края на краищата той е малък - следователно много хранителни запаси просто няма да се поберат в него ).
Именно "проблемът с Виленкин" е подтикнал древните едноклетъчни организми да се обединят. Кой от факторите обаче беше решаващ: глад, замърсяване или задушаване? И по какъв начин продължи образуването на многоклетъчни организми? Тези въпроси дълго време нямаха отговори, но наскоро американските биолози успяха да се доближат до разрешаването на тази тайна на еволюцията.
Група учени, ръководени от Даниел Дикинсън от Станфордския университет (САЩ), изследваха процеса на образуване на плодно тяло в слузеста плесен Dictyostelium discoideum. Както знаете, тези гъбоподобни организми предпочитат да съществуват като отделни амебни клетки. Когато обаче това странно създание няма достатъчно храна, много отделни клетки се комбинират, за да образуват спори и ги изпращат в търсене на по-подходящо местообитание.