Taman kada su naučnici pomislili da su skoro otkrili poreklo višećelijskog života, evolucija baca još jednu krivulju.
U slučajnom otkriću, tim istraživača je upravo naišao na treći tip ‘nekonvencionalne’ višećelijske strukture koja spaja dve vrste za koje smo već znali.
Višećelijska sposobnost je evoluirala neverovatnih 45 puta ili više na stablu života. Ipak, u osnovi, predak svake višećelijske loze oslanjao se na samo jednu od dve metode – pojedinačne ćelije koje se drže zajedno dok se razdvajaju, ili pojedinačne ćelije koje su se ranije podelile vraćaju se zajedno.
Klonska multicelularnost, gde ćelije ostaju povezane dok se dele iznova i iznova, stvara organizme jednostavne poput filamentoznih cijanobakterija i složene poput životinja sa svojim specijalizovanim tkivima.
Druga vrsta multicelularnosti, nazvana agregacija, je privremeno grupisanje slobodnoživućih ćelija, što se dešava sa jezivo kooperativnim plijesanima i društvenim amebama, često kao odgovor na oštre uslove životne sredine ili grabežljivost.
Nuria Ros-Rocher, evolucioni biolog sa Pasteur instituta u Francuskoj, i njegove kolege su došli do svog iznenađujućeg otkrića kada su proučavali hoanflagelate: jednoćelijske organizme koji žive u vodi koji formiraju kratkovečne kolonije i predstavljaju najbliže žive jednoćelijske srodnike životinja.
Konkretno, tim je posmatrao ponašanje hoanoflagelata zvanog Choanoeca fleka. Ova vrsta formira spektakularne kolonije koje izgledaju kao vatromet koji eksplodira, što bi nam moglo pomoći da bolje razumemo gastrulaciju, kritičan korak u embrionalnom razvoju.
Gde god su naučnici pogledali, hoanflagelati su formirali kolonije putem ćelijske deobe, replicirajući se kako bi povećali svoj okupljeni broj.
Dakle, ništa nije bilo neobično kada su Ros-Rocher i njegove kolege videli ćelije koje se dele unutar kolonija C. fleka, koje su prvi put otkrivene 2018. u bazenima za pljusak na stenovitim obalama karipskog ostrva Curacao.
Međutim, pod mikroskopom u laboratoriji, istraživači su takođe primetili da se kolonije C. fleka veoma brzo reformišu nakon što su bile razdvojene svetlosnim silama – prebrzo da bi se svele na deobu ćelija.
Zatim, kada su istraživači koristili fluorescentne boje za bojenje različitih tipova ćelija C. fleka, mogli su da vide različite jednoćelijske populacije koje formiraju dvostruko obeležene himerne klastere – što ne bi bilo moguće da su se podelile iz iste ćelije osnivača.
U početku je tim doveo u pitanje njihova čudna zapažanja kolonija C. fleka jer su se činile „previše čudnim“, objasnio je stariji autor i ćelijski biolog Pasterovog instituta Thibaut Brunet u temi na društvenim medijima.
Ali sada, na osnovu nalaza svojih eksperimenata sa slikanjem, tim misli da se C. fleka može agregirati u jednoslojne kolonije nalik pločama, poput sluzavih kalupa, ili da se razvija klonalno, kao što to rade životinje.
„Otkrili smo da se listovi C. fleka mogu formirati kroz čisto klonske procese, čisto agregativne procese ili kombinaciju oba, u zavisnosti od eksperimentalnih uslova“, piše tim u preprint objavljenom na bioRkiv serveru za preprint pre recenzije.
Kao nezavisni testovi, takođe smo kombinovali ćelije obojene različitim fluoroforima i otkrili da su agregirane u himerne kolonije. Takođe smo pokazali da višećelijski razvoj nije ukinut inhibitorima ćelijskog ciklusa. Tako je naš strah postao nalaz: C. fleka može agregirati! pic.tvitter.com/vkV4VEZsVL
„Korišćenje oba mehanizma odjednom – mehanizama koji se često prikazuju kao međusobno isključivi – verovatno omogućava da se listovi razvijaju brže nego što bi to uradio samo jedan mehanizam“, dodaje Brunet.
Dalji eksperimenti su pokazali da višećelijska forma C. fleka zavisi od uslova plitkih bazena morske vode u kojima su organizmi pronađeni.
Kada je salinitet ovih plimnih bazena prešao kritični prag, utrostručivši se kako je morska voda isparavala, kolonije C. fleka su se disocirale u pojedinačne ćelije nalik cistama da bi se oduprle isušivanju. Kada je rehidrirana u laboratoriji, C. fleka je reformisala kolonije u roku od nekoliko dana, prvo se agregirajući, a zatim deleći.
„Mislimo da smo pronašli životni ciklus koji se odnosi na životnu sredinu: ciklusi isparavanja i punjenja koji izazivaju brze prelaze u višećelijsku i iz nje“, kaže Burnet.
Dok istraživanje tek treba da bude recenzirano, pa se njegovi nalazi mogu dovesti u pitanje, otkrivanje ovog neobičnog mešovitog načina razvoja „proširuje opseg mogućih scenarija za pojavu multicelularnosti životinja“, zaključuje tim.
Studija je dostupna na bioRxiv-u.
