Один из вечных вопросов науки о жизни

Космачевская О.В.
(«ХиЖ», 2020, №4)

Большая часть живущих на Земле существ – многоклеточные организмы. Появились они не сразу, а в процессе длительной эволюции из простейших одноклеточных. Как это могло произойти – неизвестно. Существует несколько гипотез, объясняющих происхождение многоклеточности. Считается, что главным фактором, толкнувшим эволюцию на этот путь, было появление в атмосфере кислорода. Организмы начали использовать кислород как акцептор электронов в дыхательной цепи. Это позволило полностью (до СО2 и H2O) окислять органику и извлекать из нее максимум энергии, которая необходима многоклеточным организмам для поддержания структуры тела.
Как происходило превращение одноклеточного мира в многоклеточный – один из вечных вопросов науки о жизни. Сегодня его решают с помощью молекулярно-генетических методов. Российские ученые из Института биологии развития им. Н.К.Кольцова под руководством Ю.В.Люпиной задались вопросом – какие белки начинают синтезироваться при переходе от одноклеточного состояния к многоклеточному, и чтобы ответить на него, поставили интересный эксперимент на морских губках. Губка – примитивное многоклеточное животное, у которого нет настоящего кишечника, нервной системы, рецепторов и т. д. Согласно данным молекулярных исследований, представители этого типа животных имеют общее происхождение со всеми многоклеточными. Поэтому губки стали модельными объектами для эволюционных исследований.
Губки удобны еще и тем, что их можно легко разделить на отдельные клетки, которые со временем вновь объединяются в единый организм. Такая способность губок была подмечена еще в начале XX века в экспериментах Генри ван Питерса Уилсона. Он перетирал губку через мелкое сито, разделяя ее на отдельные клетки. Помещенные в стеклянную чашку клетки начинали группироваться в бесформенные комки, которые затем превращались в целую губку. Сначала исследователи таким же способом получили отдельные клетки, а затем наблюдали, как меняется работа их генов по мере того, как заново собирается тело губки. 
Для исследования взяли губки Белого моря – скелетную Halichondria panicea и бесскелетную Halisarca dujardini. Исследователи выяснили, что в клетках обоих видов губок на стадии сборки тела начинают активно синтезироваться белки, связанные с метаболизмом железа, и гемсодержащие белки – нейроглобин и андроглобин. Нейроглобин содержится в нейронах позвоночных и беспозвоночных животных, где он снабжает дыхательные цепи. Это древнейший кислородпереносящий белок, предок гемоглобина эритроцитов и миоглобина мышц. В отличие от гемоглобина и миоглобина, нейроглобин связывает кислород даже тогда, когда его очень мало.
В позднем докембрии, когда концентрация кислорода была низкой, для его использования в метаболизме нужны были эффективные переносчики. Ими стали нейроглобин и андроглобин, которые изначально возникли совсем для других целей – чтобы контролировать опасный для жизни анаэробных клеток кислород. Именно они позволили организмам усовершенствовать дыхание и перейти к многоклеточности.
Это исследование еще раз доказывает важность кислорода и кислородпереносящих гемовых белков для появления многоклеточной жизни.


123

Разные разности

04.08.2021 17:00:00

…считается, что на микробиом кишечника в первую очередь влияет образ жизни, однако результаты 14-летнего наблюдения за популяцией бабуинов в Кении говорят, что решающую роль играют наследственные факторы…

…тело человека претерпевало и до сих пор претерпевает весьма существенные изменения под воздействием факторов окружающей среды, главным образом — температуры…

…новая маска со специальными сенсорами позволяет выяснить, болен ли человек ковидом; сенсоры могут быть настроены на работу и с другими вирусами…

>>
27.07.2021 17:00:00

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего решили оценить различия между воспроизводимыми и невоспроизводимыми научными работами. Оказалось, что чем хуже воспроизводится эксперимент, тем выше индекс цитирования.

>>
20.07.2021

Кристофер Хансон, старший лектор Университета Мальмё, давно изучает различные «стыдливые» фобии шведов. С недавних пор среди них оказалось и поедание кипрского сыра халуми.

>>
06.07.2021 17:00:00

…исследователи выяснили, как будет меняться скорость астероида Апофис после 2029 года, что позволит использовать гравитационный маневр и избежать столкновения астероида с Землей в 2051 году…

…специально натренированные собаки учуивают коронавирус в образцах мочи с вероятностью 95%…

…неинвазивный метод стимуляции мозга с помощью сфокусированного ультразвука позволяет включать и выключать определенные типы нейронов и может быть использован при лечении нейродегенеративных заболеваний…

>>
29.06.2021 17:00:00

Болезни желудка и кишечника превратились в этакий бич для человечества. На помощь могут прийти братья наши мельчайшие – бактерии. Нет, речь не идет о правильном питании с использованием пробиотиков.

>>