Генетики поддержали кандидата на общего предка всех многоклеточных

Есть много признаков, указывающих на древность хоанофлагеллат, а также на то, что они или, по крайней мере, их прямые предки являлись переходным звеном от простейших (Protozoa) к многоклеточным (Metazoa). Пример: схожесть этих организмов с отдельными клетками в морских губках или их способность, в отличие от других жгутиковых (Flagellata), использовать свой «хвостик» для маневрирования в воде (иллюстрация с сайта microbewiki.kenyon.edu).

Может ли быть что-то общее у людей и одноклеточных? «Может», – считают генетики: новое исследование хоанофлагеллат (Choanoflagellata), опубликованное в журнале PNAS, утверждает, что у этого отряда простейших присутствует биохимический аппарат, ответственный за обеспечение связи между клетками. Такой же, как и у более сложных организмов, в том числе и человека.

Группа учёных из США и Германии считает, что открытый у Choanoflagellata белковый комплекс может свидетельствовать о том, что они (или их далёкие предки) были важнейшим переходным звеном эволюции.

Возникновение многоклеточных – одна из самых значительных вех в истории жизни, однако никаких конкретных следов этого события (окаменелостей «недостающего звена», например) до сих пор обнаружено не было.

Но можно попытаться решить эту проблему с другой стороны: геном древних переходных организмов теоретически возможно реконструировать, расшифровав наследственные комбинации ближайших «родственников».

Традиционно на эту роль претендовали хоанофлагеллаты – одноклеточные, у которых уже обнаруживали гены, кодирующие белки, необходимые в том числе для многоклеточных организмов.

Учёные решили проанализировать расшифрованную ранее ДНК хлоанофлагеллат и обнаружили в их генетической комбинации последовательности, необходимые для производства трёх типов молекул, модифицирующих белки, ответственные за обмен данными между клетками.

Жизнедеятельность многоклеточного организма невозможна без скоординированного функционирования многочисленных биологических катализаторов – ферментов. Большая группа ферментов – протеинкиназы – катализирует перенос концевого остатка фосфата с «молекулы жизни» АТФ на различные группы в структуре белка. В свою очередь один из пяти классов протеинкиназ переносит концевой остаток на группу тирозина. Это и есть наш случай. Тирозинкиназа (TyrK) «пишет» сообщение, белковый домен Src Homolgy 2 (SH2) «читает» его, а тирозин-фосфатаза «удаляет» после «прочтения» (иллюстрация David Pincus et al.).

Без такого механизма наши клетки были бы не способны обрабатывать биохимические сообщения, поступающие в их «почтовый ящик», а мы не могли бы дышать, размножаться, расщеплять пищу и ещё много чего делать.

До сих пор не удавалось выделить у простейших все три молекулы, обеспечивающие межклеточный обмен информацией. Последний, в общем-то, им и без надобности по логике вещей. С кем «общаться»-то?

Однако авторам исследования всё-таки удалось найти этот белковый комплекс – у хоанофлагеллат. По мнению учёных, его возникновение привело к появлению «общения» у клеток и, в конечном счёте, к возникновению многоклеточных организмов.

«Вероятно, именно так и эволюционировали простейшие, — говорит соавтор исследования Уэнделл Лим (Wendell Lim) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco). – Впрочем, возможно, что и у самих хоанофлагеллат был более древний предок, у которого впервые появились обнаруженные нами сигнальные молекулы».

А по мнению ведущего автора исследования Дэвида Пинкуса (David Pincus), появление возможностей для обмена данными значительно подстегнуло эволюцию, поскольку стали доступны каналы связи для создания сколь угодно сложных биологических конструкций, в том числе и нас с вами.

Читайте также о том, как могли возникнуть первые живые клетки, или о том, как американцы создали синтетическую клетку, способную к работе с настоящими генами.



Генетики перетрясли ветви птичьего древа эволюции

1 июля 2008

Медоносные пчёлы помогли найти эгоистичный ген

26 июня 2008

Найден удивительный пример обмена генами без полового размножения

30 мая 2008

Анализ генофонда изменил историю заселения Америки и Азии

26 мая 2008

Геном утконоса оказался сложнее своего хозяина

8 мая 2008