Сколько клеток было у первых многоклеточных?

Год назад исследователи из Миннесотского университета (США) сообщили о том, что им удалось воссоздать переход от одноклеточных организмов к многоклеточным. В статье, опубликованной в январе 2012-го, Уильям Рэтклифф и его коллеги описывали, как пекарские дрожжи образовывали кластеры, которые демонстрировали признаки единого организма. Условием отбора работала гравитационная сила: чем крупнее был кластер, тем быстрее он садился на дно. Учёные попросту отбирали те линии клеток, которые раньше других оказывались на дне.

Кластер дрожжей перед размножением; красным выделены погибшие клетки, по которым пройдёт линия деления. (Фото авторов работы.)

В новой статье, опубликованной в журнале Evolution, та же группа учёных сообщает, до каких пределов доходит стремление дрожжей оставаться вместе. Понятно, что бесконечно расти такие кластеры не могут и в какой-то момент появление новых клеток в колонии должно прекратиться. Чтобы проверить это, исследователи просто продлили свой первоначальный эксперимент: на сей раз опыт шёл не неделю, а 227 дней.

Сначала кластеры дрожжей увеличивали свой вес за счёт появления новых клеток. Но через 65 дней дрожжи меняли стратегию: теперь они стремились сложиться в более сферические, более обтекаемые формы с минимумом выростов и выступов, которые замедляли бы оседание на дно. При этом число клеток уже не росло, то есть дрожжи старались опуститься не за счёт увеличения веса, а с помощью гидродинамических уловок. Среднее же число клеток в кластере к концу эксперимента было около 114 (тогда как через неделю после начала эксперимента кластеры насчитывали около 42 клеток).

Эволюция от первых многоклеточных происходила в древних морях и океанах, и потому, кроме гравитации, на первых многоклеточных действовали и гидродинамические силы. В какой-то момент стало понятно, что задачу быстрого оседания можно решить не столько за счёт увеличения размеров и веса, сколько с помощью оптимизации собственной гидродинамики. И что добавление новых клеток может эту гидродинамику, чего доброго, испортить. А не слишком большое число клеток как раз позволяло принять удобную с точки зрения гидродинамики форму и быстро упасть на дно, подальше от хищников.

Возможно, в дальнейшем, когда строение многоклеточных стало усложняться, предшественники тканей и органов стали возникать как раз из таких вот «модулей», насчитывавших сотню-другую клеток. По крайней мере так могло происходить, пока гидродинамические силы не потеряли своего значения. Однако при всех подобных гипотезах следует помнить, что это лишь предположения, которые нам сегодняшним кажутся более или менее достоверными: что именно происходило на Земле во времена первых многоклеточных, мы знать не можем.

Подготовлено по материалам NewScientist.