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

11.01.2021 16:00:00

…предложена методика построения электрофизической модели верхнего слоя грунта Луны на основе данных о его минералогическом составе и диэлектрических свойствах…

…масса всего, что сделано человеком, превысила суммарный вес всех живых существ на планете…

…в сельских районах жарких стран можно стерилизовать инструменты в автоклавах с помощью солнечного тепла…



>>
29.12.2020 14:00:00

Пандемия КОВИД-19 уже к июлю 2020 года обошлась мировой экономике в 6—16 триллионов долларов. А к четвертому кварталу 2021 года потери только США превысят 16 триллионов. Всех этих потерь можно было избежать, проведя комплекс понятных специалистам мероприятий.

>>
23.12.2020 16:00:00

В мире политики установилась новая норма: победитель выходит с перевесом в считаные доли процентов голосов. Какой механизм может лежать в основе такого электорального равенства? Многие социологи ломали головы, но вот за дело взялись профессиональные физики, и всё стало на место.

>>
07.12.2020 17:00:00

…впервые получены доказательства изменения вида черной дыры с течением времени…

…криоэлектронная микроскопия теперь позволяет получить структуру белка с атомарным разрешением…

…самки китовых акул растут медленнее, чем самцы, но в конце концов вырастают крупнее; особи длиной более 12 метров — преимущественно самки…

>>
04.12.2020 17:00:00

В числе аргументов противников пьянства появился новый. Его предоставили исследователи из Миссурийского университета.

>>