Jednou z veľkých hádaniek vo vede je vývoj jednobunkových organizmov na neuveriteľne širokú škálu rastlín a živočíchov, ktoré dnes vidíme. Ako urobila Zem prechod z pôvodne bezvládnej horniny na populáciu iba jednobunkovými organizmami do sveta, ktorý sa hemží zložitejším životom?
Vedci to chápu tak, že jednobunkové organizmy sa začali vyvíjať na zložitejšie formy pred viac ako 500 miliónmi rokov, keď začali vytvárať multibunkové zhluky. Nerozumiem tomu, ako sa tento proces odohral. Biológovia sú teraz ďalším krokom bližšie k vymýšľaniu tejto hádanky úspešnou replikáciou tohto kľúčového kroku - použitím prísady bežnej pri výrobe chleba a piva - obyčajných pivovarských kvasníc (Saccharomyces cerevisiae). Aj keď tu pomáha vyriešiť evolučnú hádanku na Zemi, má to tiež vplyv na otázku biologickej evolúcie aj na iných planétach alebo mesiacoch.
Výsledky boli uverejnené v minulom týždni Zborník časopisov Národnej akadémie vied (PNAS).
Kvasinky sú mikroskopickou formou húb; sú jednobunkové, ale môžu sa stať mnohobunkovými prostredníctvom vytvorenia reťazca spojených pučiacich buniek, napríklad vo formách. Experimenty boli založené na tejto skutočnosti a boli prekvapivo jednoduché. Podľa Will Ratcliffa, vedca z University of Minnesota (UMN) a spoluautora článku, ešte neboli vykonané. "Nemyslím si, že by to niekto predtým vyskúšal," dodal a dodal: "Nie je veľa vedcov, ktorí robia experimentálny vývoj, a snažia sa odpovedať na otázky týkajúce sa evolúcie, a nie na jej opätovné vytvorenie."
Sam Scheiner, programový riaditeľ divízie environmentálnej biológie NSF, tiež dodáva: „Aby sme pochopili, prečo je svet plný rastlín a živočíchov vrátane ľudí, musíme vedieť, ako jednobunkové organizmy prešli k životu ako skupina, pretože organizmy s viacerými bunkami. Táto štúdia ako prvá experimentálne pozorovala tento prechod a poskytla pohľad na udalosť, ktorá sa uskutočnila pred stovkami miliónov rokov. “
Predpokladalo sa, že krok smerom k celulárnej komplexnosti bol ťažký, evolučná prekážka, ktorú by bolo ťažké prekonať. Nový výskum však naznačuje, že to nemusí byť také ťažké.
Prvý experiment trvalo iba 60 dní, kým sa dosiahli výsledky. Kvasinky sa najskôr pridali do kultúry bohatej na živiny, potom sa bunky nechali rásť jeden deň. Potom boli stratifikované podľa hmotnosti pomocou odstredivky. Zhluky kvasinkových buniek pristáli na dne skúmaviek. Proces sa potom zopakoval, pričom sa odobrali bunkové zhluky a znovu sa pridal do čerstvých kultúr. Po týchto šesťdesiatich cykloch začali bunkové zhluky vyzerať ako sférické snehové vločky zložené zo stoviek buniek.
Najvýznamnejšie zistenie bolo, že bunky sa nielen zhlukovali a náhodne zlepili; zhluky boli zložené z buniek, ktoré boli medzi sebou geneticky príbuzné a zostali pripojené aj po delení buniek. Keď zhluky dosiahli „kritickú masu“, niektoré bunky uhynuli, čo je proces známy ako apoptóza, ktorý umožňuje potomkom oddeliť sa.
Toto je, jednoducho povedané, proces smerujúci k mnohobunkovému životu. Ako opísal Ratcliff, „Samotný klaster nie je multibunkový. Ale keď bunky v klastri spolupracujú, urobte obete pre spoločné dobro a prispôsobte sa zmenám, je to evolučný prechod na multi-celulárnosť. “
Takže nabudúce, keď pečiete chlieb alebo varíte vlastné pivo, zvážte skutočnosť, že tieto málo kvasinkové bunky majú omnoho dôležitejší význam ako užitočnú úlohu vo vašej kuchyni - pomáhajú tiež vyriešiť niektoré z najväčších záhad toho, ako život začali tu a možno aj inde.
