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

07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>
05.05.2020 17:00:00

Смартфон может незаметно передавать секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета.

>>