Биологи превратили одноклеточный организм в многоклеточный сразу двумя способами

Эволюция многоклеточности — одна из главных загадок биологии. Ученые долгое время полагали, что существуют два строгих пути развития: либо одна клетка делится и остается связанной с дочерними (клональный путь), либо множество независимых клеток собираются вместе (агрегативный путь). Животные, включая человека, развиваются первым способом — из одной оплодотворенной яйцеклетки. Считалось, что их ближайшие одноклеточные родственники, хоанофлагелляты, тоже следуют только этому правилу.

Хоанофлагелляты — микроскопические водные организмы, питающиеся бактериями. У них есть жгутик для плавания и воротничок из ворсинок для ловли еды. Эти существа генетически ближе всего к животным. Изучая их, биологи пытаются понять, как природа сделала шаг к многоклеточным телам.

До сих пор наука знала лишь о клональном поведении этих организмов. Например, вид Salpingoeca rosetta всегда формирует колонии путем деления. Ранее биологи были уверены, что два способа объединения клеток взаимоисключают друг друга. Однако открытие нового вида хоанофлагеллят заставило ученых лично проверить, как именно эти микроорганизмы ведут себя в дикой природе.

Обнаружен многоклеточный предок животных возрастом миллиард лет Необычные микрофоссилии, найденные в древних породах шотландского высокогорья, сохранили следы ранних многоклеточных предков животных и других голозойных организмов. naked-science.ru

Чтобы разобраться в механизмах многоклеточности, команда исследователей отправилась на остров Кюрасао в Карибском море. Там, в национальном парке Шете-Бока, специалисты изучили полторы сотни прибрежных луж, которые регулярно пересыхают на солнце и наполняются соленой водой. В них обитает вид хоанофлагеллят Choanoeca flexa.

Авторы научной работы обнаружили удивительную гибкость в поведении этих микроорганизмов. Результаты опубликовали в журнале Nature.

В лаборатории колонии разделили на отдельные клетки и стали наблюдать за ними через микроскоп. Выяснилось, что одиночные клетки не только делились, но и быстро находили друг друга, склеиваясь в новые группы. Процесс объединения занимал считаные минуты, а уже через 24 часа хаотичные комки клеток превращались в упорядоченные слои, неотличимые от тех, что выросли естественным путем.

Колонии хоанофлагеллятов C. flexa могут формироваться клониально, а могут слипаться / © Nuria Ros-Rocher et al./Nature (2026)

Эксперименты показали, что выбор стратегии зависит от окружающей среды. В прибрежных лужах из-за испарения постоянно меняется соленость воды. Ученые выяснили, что при нормальной солености C. flexa может использовать оба метода. Но когда вода высыхала и уровень соли превышал 73 промилле, многоклеточные листы распадались на отдельные клетки-цисты. Они покрывались защитной оболочкой и впадали в спячку, чтобы пережить засуху.

Как только воду снова добавляли, цисты просыпались и начинали восстанавливать колонию. При этом они применяли комбинированный подход: одновременно делились и слипались с соседями. 

Плотность населения в луже тоже играла роль. При низкой концентрации организмов (около 100 клеток на миллилитр) преобладало деление. Но когда плотность достигала 100 000 клеток на миллилитр, хоанофлагелляты переключались на агрегацию. Ученые также заметили, что разные штаммы организмов умеют распознавать своих: в экспериментах клетки предпочитали объединяться с родственниками, игнорируя чужаков.

Такая двойная стратегия дает C. flexa эволюционное преимущество. Клональный рост надежен, но медленен, тогда как агрегация позволяет мгновенно собрать крупный организм, который эффективнее охотится на бактерии. В условиях, где лужа может высохнуть за несколько дней, скорость восстановления критически важна для выживания вида.

Первые многоклеточные были не такими, как считалось ранее Ученые из Университета Квинсленда перевернули вековое понимание эволюционной истории животных. naked-science.ru

Исследование показало, что граница между двумя путями развития жизни не так строга, как считалось ранее. Ближайшие родственники животных способны переключаться между клонированием и объединением в зависимости от условий.

Теперь предстоит выяснить, у кого еще есть такая способность, а также понять, умели ли древние предки животных тоже собираться в группы, прежде чем окончательно выбрали путь деления одной клетки.