Похоже, палеонтологи решили разнообразить свой «музейный» имидж. Сплошные фокусы: то достают беременных динозавров из-под стола, то «заставляют» их летать на четырёх крыльях. А теперь занялись тем, чему позавидуют многие биологи, — изучением жизни на субклеточном уровне. Причём очень, очень древней жизни.
Группа, в которую вошли пятнадцать исследователей из шести стран (США, Великобритания, Швейцария, Австралия, Китай, Швейцария) под руководством геолога Джеймса Хегедорна (James W. Hagadorn) из колледжа Амхерста (Amherst College), обнаружила доказательство того, что клеточная специализация на ранних стадиях развития эмбрионов существовала 550 миллионов лет назад. Также учёные смогли рассмотреть клетки, в которых только начинается процесс деления.
Всего пару месяцев назад мы рассказывали о том, как в рамках той же серии изысканий специалисты рассмотрели строение древних эмбрионов. Но недавно, как рассказал один из участников этой работы, профессор геологии Шухай Сяо (Shuhai Xiao) из политехнического института Виржинии (Virginia Polytechnic Institute), на одном из этапов исследования учёные задались вопросом: «А могут ли клеточные и даже субклеточные структуры сохраняться внутри этих эмбрионов?»
Чтобы это выяснить, пришлось применять особую аппаратуру, рассказывает профессор Сяо. В работе использовали микрофокусную рентгеновскую компьютерную томографию и электронные микроскопы нескольких крупных научных организаций разных стран.
Учёные рассказывают, что в ходе исследования они подвергли анализу 162 образца древних окаменелых «запечатанных» эмбрионов сфероидальной формы, которые добыли, как и в прошлый раз, на юге Китая. Отбирались такие образцы, в которых можно было чётко отличить биологические структуры от неорганических включений.
Чтобы получить компьютерную модель зародыша, требовалось до тысячи точных снимков в разных плоскостях.
«Мы оцифровали все эмбриональные клетки, а затем заглянули внутрь их, — рассказывает Сяо. — Мы нашли некие структуры внутри клеток, которые могли быть клеточными ядрами или другими субклеточными объектами».
Кроме того, Сяо добавил, что в некоторых эмбрионах, состоявших всего лишь из четырёх клеток, нашлись почковидные субклеточные структуры. Как утверждают участники исследования, это прямое свидетельство того, что клетки были «застигнуты» во время деления.
Также исследователи заметили, что клетки делились несинхронно. К примеру, обнаружилось, что некоторые из эмбрионов имели 31 клетку, хотя на этой стадии их количество должно было быть чётным — 32.
Встретились и интересные образцы зародышей, у которых подобная асинхронность наблюдалась начиная уже со второго деления. Соответственно, в результате этого клетки эмбриона имели различные размеры, то есть как-то дифференцировались.
«Неполноценным» был каждый четвёртый эмбрион, а значит, речь не идёт об исключении.
Это явление показало, что изучение клеточной специализации у древних организмов — не пустая выдумка, а вполне разумная научная задача. Объясняя причину этого феномена, учёные говорят, что такие случаи не единичны. Исследователи уверены, что это явление связано с работой генов, контролировавших развитие клеток.
При формировании эмбрионов современных крупных животных асинхронное деление клеток — обычное дело. Но никто не ожидал, что следы этого процесса можно будет найти в столь древних зародышах простых организмов — ведь в работе использовались эмбрионы морских существ, вроде губок.
Впрочем, учёные говорят, что такое формирование эмбрионов может происходить и под действием некоторых патогенных причин (например, недостатка кислорода или токсичности среды). Но в данном случае дело обстояло по-иному.
Как утверждают исследователи, схема деления у «необычных» эмбрионов, с которыми они работали, была более-менее одинаковой, тогда как повреждённые зародыши должны были бы очень сильно отличать друг от друга.
Специалисты полагают, что это явление, по-видимому, свидетельствуют о том, что «как минимум до 551 миллиона лет назад (самые „свежие“ из изученных эмбрионов датируются этим временем) существовали замысловатые механизмы дифференциации клеток в развивающихся эмбрионах».
После знакомства с этой точной работой хочется поинтересоваться: если удалось изучить эмбрион окаменевшего крупного животного, потом — зародыши червя, а теперь даже заглянуть внутрь их клеток, то где же предел окаменения? Этим вопросом задавались и наши читатели, обсуждавшие предыдущее исследование окаменевших эмбрионов, и сами учёные.
Точно сказать трудно. Но, по крайней мере, можно догадаться, какого уровня исследователи достигнут на следующем этапе работы. Ведь они как следует не разглядели органоиды клеток. Так что, надеемся, скоро доберутся и до них.
