Badania wskazują, że wielokomórkowość ewoluowała co najmniej 45 razy na całym drzewie życia. Przodkowie każdej współczesnej linii wielokomórkowej opierali się tylko na jednej z dwóch metod – pojedynczych komórkach sklejających się podczas podziału lub pojedynczych komórkach, które wcześniej się podzieliły, a następnie ponownie się połączyły.
Czytaj też: Ciężko je zobaczyć, choć są wszędzie. Odkryto nowe mikroorganizmy u podstaw drzewa życia
Klonalna wielokomórkowość, w której komórki pozostają połączone podczas podziału, dała początek organizmom tak prostym, jak sinice i tak złożonym, jak zwierzęta ze swoimi wyspecjalizowanymi tkankami. Inny rodzaj wielokomórkowości, zwany agregacją, to tymczasowe skupienie wolno żyjących komórek, które ma miejsce w przypadku współpracujących śluzowców i ameb, często w odpowiedzi na trudne warunki środowiskowe lub drapieżnictwo.
Naukowcy z Pasteur Institute pod kierunkiem Núrii Ros-Rocher dokonali zaskakującego odkrycia podczas badania wiciowców: jednokomórkowych organizmów żyjących w wodzie, które tworzą krótkotrwałe kolonie i są najbliższymi żyjącymi jednokomórkowymi krewnymi zwierząt.
Te organizmy wielokomórkowe zachowują się w nietypowy sposób
Uczeni obserwowali zachowanie wiciowca Choanoeca flexa. Gatunek ten tworzy spektakularne kolonie, które wyglądają jak eksplodujące fajerwerki, co może pomóc nam lepiej zrozumieć gastrulację – kluczowy etap rozwoju embrionalnego. Wiciowce tworzyły kolonie poprzez podział komórek, replikując się i zwiększając swoją liczebność. Nic więc dziwnego, że naukowcy zaobserwowali komórki dzielące się w koloniach C. flexa, które po raz pierwszy odkryto w 2018 roku w basenach na skalistym wybrzeżu karaibskiej wyspy Curaçao.
Czytaj też: Nosimy w sobie tajemnicze obiekty. Te “obeliski” są niepodobne do czegokolwiek innego
Ale pod mikroskopem zachowywały się one nietypowo. Okazało się, że kolonie C. flexa odtwarzały się bardzo szybko po dysocjacji pod wpływem światła – zbyt szybko, by można to było sprowadzić do podziału komórkowego. Gdy użyto barwników fluorescencyjnych do barwienia różnych typów komórek C. flexa, uczeni dostrzegli odrębne populacje pojedynczych komórek tworzące klastry chimeryczne (podwójnie znakowane), co nie byłoby możliwe, gdyby pochodziły z tej samej komórki założycielskiej.
Uczeni początkowo zakwestionowali swoje obserwacje, ponieważ wydawały się zbyt dziwne, by były prawdziwe. Kolejne eksperymenty wykazały, że C. flexa może agregować w jednowarstwowe kolonie przypominające arkusze (jak śluzowce) lub rozwijać się klonalnie (jak zwierzęta).
Dr Thibaut Brunet z Pasteur Institute mówi:
Odkryliśmy, że arkusze C. flexa mogą powstawać w wyniku procesów czysto klonalnych, procesów czysto agregacyjnych lub ich kombinacji, w zależności od warunków eksperymentalnych. Wykorzystanie obu mechanizmów jednocześnie – mechanizmów często przedstawianych jako wzajemnie się wykluczające – prawdopodobnie pozwala na szybszy rozwój.
Dalsze eksperymenty wykazały, że wielokomórkowa postać C. flexa zależała od warunków panujących w płytkich basenach z wodą morską, w których znaleziono organizmy. Kiedy zasolenie tych basenów przekroczyło krytyczny próg i potroiło się w miarę odparowywania wody morskiej, kolonie C. flexa rozdzieliły się na pojedyncze komórki przypominające cystę, aby zapobiec wysychaniu. Po ponownym nawodnieniu w laboratorium C. flexa zreformował kolonie w ciągu kilku dni, najpierw agregując, a następnie dzieląc się.
Chociaż badanie nie zostało jeszcze poddane recenzji, opublikowano je na serwerze preprintów bioRxiv i może wskazywać na nieznany wcześniej cykl życia związany ze środowiskiem. To może zmieniać nasze postrzeganie wielokomórkowości i rozumienie najbardziej elementarnych procesów biologicznych.