Существо из пробирки: попытка повторить эволюцию дала неожиданный результат

Фото из открытых источников
Миллиарды лет Землю населяли исключительно одноклеточные организмы. До сих пор неизвестно, как и почему возникли более сложные формы жизни. Чтобы ответить на этот вопрос, ученые воспроизвели эволюцию в лаборатории.
Команда под руководством Уильяма Рэтклиффа из Технологического института Джорджии (США) с 2018-го проводит эксперимент по эволюции многоклеточных организмов (MuLTEE), рассчитанный на десятилетия. В мае 2023-го ученые выпустили первый промежуточный отчет.
За основу взяли одноклеточные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Этот вид грибов широко используют для изготовления хлебопекарной продукции, алкогольных напитков, а также — для научных исследований. Именно он стал первым ядерным организмом (эукариотом), чей геном расшифровали полностью в 1996-м.
В новом эксперименте ученые выращивали пекарские дрожжи в пробирке, ежедневно отбирая самые крупные и быстрорастущие. Примерно за три тысячи поколений организм, который нельзя было увидеть без микроскопа, достиг размеров плодовых мушек. Рост — в 20 тысяч раз.
Отдельные структуры развили неожиданные свойства, став прочными и жесткими, как дерево. Чтобы понять, как это произошло, ученые «просветили» многоклеточные кластеры сканирующим электронным микроскопом (СЭМ) и увидели срез растущих клеток.
«Мы обнаружили, что существует совершенно новый физический механизм, который позволяет группам вырастать до очень и очень больших размеров, — говорит один из авторов работы Озан Боздаг. — «Ветви» дрожжей запутались — кластерные клетки начали вести себя как виноградная лоза, обвивая друг друга и укрепляя всю структуру».
Это стало поворотным моментом в понимании того, как эволюционируют простые многоклеточные группы. Дрожжи не имеют сложных механизмов развития, характерных для современных многоклеточных организмов. Но всего через 3000 поколений лабораторной эволюции они поняли, как управлять клеточной запутанностью и использовать ее для роста, отмечают авторы работы.
Рэтклифф считает, что продолжительный эксперимент позволит проследить эволюцию ранних форм жизни — вплоть до появления так называемых дарвиновских сущностей, способных к устойчивой многоклеточной эволюции.