O ewolucji życia wielokomórkowego Wyniki nowych badań sugerują, że ewolucja życia wielokomórkowego mogła nie wymagać tak znacznej modyfikacji genetycznej, jak dotychczas sądzono. W artykule opublikowanym w magazynie Science międzynarodowy zespół naukowców wyjaśnia sposób porównania genomów dwóch blisko spokrew... Wyniki nowych badań sugerują, że ewolucja życia wielokomórkowego mogła nie wymagać tak znacznej modyfikacji genetycznej, jak dotychczas sądzono. W artykule opublikowanym w magazynie Science międzynarodowy zespół naukowców wyjaśnia sposób porównania genomów dwóch blisko spokrewnionych gatunków alg, tj. wielokomórkowej Volvox carteri i jednokomórkowej Chlamydomonas reinhardtii. Życie wielokomórkowe powstało wśród zwierząt, roślin, grzybów oraz krasnorostów i brunatnic więcej niż raz. Niemniej w większości przypadków miało to miejsce tak dawno temu, że prześledzenie zmian genetycznych stojących za przełączeniem się z jednokomórkowego na wielokomórkowy sposób życia jest wyjątkowo trudne. Zielone eugleniny volvocina stanowią istotny wyjątek, ponieważ V. carteri i C. reinhardtii oddzieliły się od wspólnego, jednokomórkowego przodka mniej niż 200 milionów lat temu. V. carteri składa się z dwóch typów komórek. Około 2.000 małych komórek jest osadzonych w sferycznej macierzy zewnątrzkomórkowej, a każda z nich jest wyposażona w dwie wici, których V. carteri używa do poruszania się. Natomiast tuż pod tą warstwą leży 16 komórek rozrodczych. Zdaniem naukowców poziom dywergencji między dwoma genomami alg jest porównywalny z dywergencją między genomami człowieka i kury. "Spodziewaliśmy się większych różnic w rozmiarze genomu, liczbie genów czy rozmiarach rodzin genów między glonem Volvox a glonem Chlamydomonas" - zauważa profesor James Umen z Instytutu Salka w USA. "Zasadniczo okazało się, że jest inaczej." Wyszło w sumie na to, że dwa genomy są do siebie niezwykle podobne. To sugeruje, że glon Volvox nie musiał wynajdywać nowych białek, aby przełączyć się na wielokomórkowy sposób życia, tylko czerpał z już posiadanych zasobów genetycznych. "To było nieco nieoczekiwane, gdyż do tej pory sądzono, że innowacja na poziomie domeny odgrywa rolę w ewolucji wielokomórkowości w rodzinach roślin i zwierząt" - podkreśla profesor Umen. "Gdyby porównać białka do klocków Lego, to glon Chlamydomonas już miał duży zestaw Lego. Glon Volvox nie musiał kupować nowego i mógł eksperymentować z tym, co odziedziczył po swoich przodkach." Niemniej analiza pozwoliła na odkrycie pewnych różnic między genomami tych dwóch gatunków. Glon Volvox na przykład ma znacznie więcej genów macierzy zewnątrzkomórkowej. Macierz zewnątrzkomórkowa glonu Volvox jest spokrewniona ze ścianą komórkową glonu Chlamydomonas, a różnicę w rozmiarze i złożoności tych dwóch struktur odzwierciedla liczba i różnorodność genów białek macierzy zewnątrzkomórkowej glonu Volvox. Ponadto w przypadku glonu Volvox więcej białek bierze udział w podziale komórkowym i wydaje się, że przystosował on niektóre ze swoich genów do pełnienia nowych funkcji. Na przykład niektóre podtypy w rodzinie genów, biorące udział w budowie macierzy zewnątrzkomórkowej, przekształciły się w hormonalne wyzwalacze różnicowania seksualnego. "Przeprowadzone przez nas porównanie glonów Volvox i Chlamydomonas pokazało, że... innowacje rozwojowe rodu Volvox nie obejmują większych zmian w rodowym repertuarze białek" - napisali naukowcy. "Jest to spójne z wcześniejszymi obserwacjami, które wskazywały koopcję genów rodowych w nowych procesach rozwojowych." Wybiegając w przyszłość zespół planuje zbadanie regulacji genetycznej glonu Volvox. Naukowcy mają nadzieję, że rzuci to nowe światło na czynniki decydujące o rozwoju wielokomórkowości w tych organizmach. Kraje Kanada, Niemcy, Japonia, Stany Zjednoczone
