Jedním z velkých hádanek ve vědě byl vývoj jednobuněčných organismů do neuvěřitelně široké škály flóry a fauny, které dnes vidíme. Jak Země dosáhla přechodu z původně bez života rockové koule na jednu obydlenou pouze jednobuněčnými organismy do světa hemžícího se složitějším životem?
Jak to vědci chápou, jednobuněčné organismy se začaly vyvíjet na složitější formy před více než 500 miliony let, když začaly vytvářet multibuněčné klastry. Nerozumíme tomu, jak k tomuto procesu došlo. Nyní však biologové představují další krok blíže k vymýšlení této hádanky tím, že úspěšně replikují tento klíčový krok - za použití ingredience běžné při výrobě chleba a piva - obyčejných pivovarských kvasnic (Saccharomyces cerevisiae). I když pomáhá řešit evoluční hádanky zde na Zemi, má také vliv na otázku biologické evoluce na jiných planetách nebo měsících.
Výsledky byly zveřejněny v minulém týdnu Sborník časopisů Národní akademie věd (PNAS).
Kvasinky jsou mikroskopická forma hub; oni jsou uni-buněčný ale moci stát se multi-buněčný vytvořením řetězce připojených pučících buněk, jako ve formách. Experimenty vycházely z této skutečnosti a byly překvapivě jednoduché. Podle Will Ratcliffa, vědce z University of Minnesota (UMN) a spoluautora článku, prostě nebyly provedeny dříve. "Nemyslím si, že by to někdo předtím vyzkoušel," dodal a dodal: "Není mnoho vědců, kteří provádějí experimentální evoluci, a snaží se odpovědět na otázky týkající se evoluce, nikoli ji znovu vytvořit."
Sam Scheiner, programový ředitel divize biologie životního prostředí NSF, také dodává: „Abychom pochopili, proč je svět plný rostlin a živočichů, včetně lidí, musíme vědět, jak jednobuněčné organismy přešly na život jako skupina, protože organismy s více buňkami. Tato studie je první, kdo experimentálně pozoroval tento přechod a poskytl pohled na událost, která se odehrála před stovkami milionů let. “
Předpokládalo se, že krok směrem k vícecelulární komplexitě byl obtížný, evoluční překážka, kterou by bylo velmi těžké překonat. Nový výzkum však naznačuje, že to nemusí být tak těžké.
První experiment trval pouze 60 dní, než bylo dosaženo výsledků. Kvasinky byly nejprve přidány do kultury bohaté na živiny, pak byly buňky ponechány růst jeden den. Potom byly rozvrstveny podle hmotnosti pomocí odstředivky. Shluky kvasinkových buněk dopadly na dno zkumavek. Proces se pak opakoval, odebral se buněčný klastr a znovu se přidal do čerstvých kultur. Po šedesáti cyklech toho začaly buněčné shluky vypadat jako kulové sněhové vločky složené ze stovek buněk.
Nejvýznamnějším zjištěním bylo, že buňky nebyly pouze shlukovány a náhodně se slepovaly; shluky byly složeny z buněk, které byly vzájemně geneticky spřízněny a zůstaly po buněčném dělení připojeny. Když shluky dosáhly „kritického množství“, některé buňky zemřely, což je proces známý jako apoptóza, který umožňuje potomkům oddělit se.
To je tedy, jednoduše řečeno, proces směřující k multibuněčnému životu. Jak popisuje Ratcliff, „Samotný klastr není multibuněčný. Ale když buňky v klastru spolupracují, udělejte oběti pro společné dobro a přizpůsobte se změnám, jedná se o evoluční přechod k multi-celulárnosti. “
Takže až příště pečete chléb nebo vaříte vlastní pivo, zvažte skutečnost, že tyto buňky s malými kvasinkami mají mnohem větší význam než jen užitečná role ve vaší kuchyni - pomáhají také vyřešit některé z největších záhad toho, jak život začal tady a možná i jinde.
