Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, обнаруживает свидетельства электрической сигнализации и скоординированного поведения у хоанофлагеллят, ближайших родственников животных.
Этот пример клеточной коммуникации позволяет понять раннюю эволюцию многоклеточности и нервной системы животных. Исследователи из Бергенского университета обнаружили удивительное разнообразие поведения в розеткообразных колониях хоанофлагелляты Salpingoeca rosetta - и эти микроскопические организмы таили в себе еще больше сюрпризов.
«Мы обнаружили связь между клетками колоний, которая регулирует форму и биение ресничек по всей розетке», - объясняет соавтор работы Джеффри Колгрен. «У нас не было определенных ожиданий относительно того, что мы увидим в культурах, прежде чем поместить их под микроскоп, но когда мы это сделали, это было очень интересно».
Многоклеточность является определяющей характеристикой всех животных, позволяя им взаимодействовать с окружающей средой уникальными способами, объединяя входные данные высокоспециализированных типов клеток, таких как нейроны и мышечные клетки. Для хоанофлагеллят - жгутиковых организмов, встречающихся в морской и пресной водной среде по всему миру, - граница между одноклеточностью и многоклеточностью менее четкая.
Некоторые виды, в том числе S. rosetta, демонстрируют сложные жизненные циклы, включающие колониальные стадии. Хотя колонии образуются путем деления клеток, подобно развивающимся эмбрионам животных, в них отсутствуют специализированные типы клеток, и они больше похожи на группу отдельных клеток, чем на целостный организм. «S. rosetta - прекрасная модель для изучения возникновения многоклеточности в процессе эволюции животных», - рассказывает Колгрен. «Поскольку наше исследование показывает, что колониальные хоанофлагелляты координируют свои движения с помощью общих сигнальных путей, оно предлагает увлекательные идеи о ранних сенсорно-двигательных системах».
Используя недавно разработанный генетический метод, позволяющий визуализировать активность кальция в S. rosetta, ученые обнаружили, что клетки синхронизируют свое поведение с помощью кальциевых каналов с функцией электропитания - того же типа каналов, которые используются в нейронах и мышечных клетках животных. «Это свидетельство того, как информация передается между клетками в колониях хоанофлагеллят, демонстрирует клеточно-сигнальную связь на пороге многоклеточности», - отмечает Колгрен. Поразительно, но это открытие позволяет предположить, что способность координировать движение на клеточном уровне возникла еще до появления первых животных.
В дальнейшем авторы планируют изучить, как сигналы распространяются между клетками и существуют ли подобные механизмы у других видов хоанофлагеллят. «Разработанные в ходе этого исследования методы и результаты поднимают множество новых и интересных вопросов", - говорит Колгрен.
