Учёные впервые добились «многоклеточности» у архей: Haloferax volcanii формирует тканеподобные структуры

Глубинные тайны происхождения жизни на Земле всё ещё вызывают споры в научном сообществе, особенно вопрос о том, как одноклеточные организмы впервые перешли к многоклеточности. Несмотря на популярные гипотезы о постепенном сближении клеток в процессе размножения, остаётся неясным, какой именно фактор заставил клетки не разбегаться, а формировать устойчивые объединения. Этот переход, как считают учёные, должен был быть выгоден с точки зрения выживания: одиночные клетки, по всей видимости, размножались хуже и быстрее погибали, в то время как кластеры демонстрировали адаптивное преимущество.

Ранее подобные эксперименты проводились преимущественно на эукариотах — водорослях, дрожжах, слизевиках. Так, например, зелёные хламидомонады сбивались в колонии, чтобы избежать поедания хищниками, и уже через 500 поколений начали демонстрировать условную многоклеточность. Однако всё это относилось к эукариотическим формам, в то время как бактерии и археи традиционно рассматривались как неспособные к истинной многоклеточности — они могли образовывать лишь колонии, состоящие из идентичных клеток.

Новая работа учёных из Брандейского университета, Института биологии в Тюбингене и других международных научных центров переворачивает это представление. Исследователи провели эксперимент с археей Haloferax volcanii, представители которой под воздействием внешнего давления демонстрировали поведение, ранее наблюдавшееся только у эукариот. При механическом воздействии клетки сначала деформировались, затем увеличивались в размерах и прекращали деление. Внутри "мегаклетки" формировались перегородки, разделяющие её на множество отдельных камер, каждая с копией ДНК. Эти клетки не расходились, а оставались соединёнными, образуя устойчивый кластер.

Главным открытием стало то, что клетки внутри этого кластера отличались друг от друга — их морфология и молекулярные характеристики зависели от положения. Периферические и центральные клетки показали различия по направленности актиновых нитей и по модификациям белков, что указывает на наличие полярности, характерной для многоклеточных организмов. Исследователи отметили, что свойства таких кластеров приближаются к признакам настоящей ткани.

Полученные данные позволяют предположить, что способность к многоклеточности могла возникнуть у архей задолго до появления эукариот. Если учесть, что происхождение эукариот связывают с симбиозом между археей и бактерией, то не исключено, что корни многоклеточности также берут начало от архейной природы. Однако для окончательных выводов необходимы дальнейшие исследования. На данный момент очевидно одно — фундаментальные механизмы, лежащие в основе сложной организации жизни, могут быть значительно древнее и универсальнее, чем считалось ранее.