Üks teaduse suuri mõistatusi on üherakuliste organismide evolutsioon uskumatult mitmekesiseks taimestikuks ja loomastikuks, mida me tänapäeval näeme. Kuidas viis Maa ülemineku algselt elutult kivimipalli juurest ainult üherakuliste organismide asustatud maailma juurde, kus elatakse keerukamat elu?
Nagu teadlased seda mõistavad, hakkasid üherakulised organismid enam kui 500 miljonit aastat tagasi arenema keerukamateks vormideks, kui nad hakkasid moodustama mitmerakulisi kobaraid. Mida ei mõista, on vaid see, kuidas see protsess juhtus. Kuid nüüd on bioloogid selle mõistatuse leidmiseks veel üks samm lähemale, korrates seda võtmeetappi edukalt - kasutades leiva ja õlle valmistamisel tavalist koostisosa - tavalist õllepärmi (Saccharomyces cerevisiae). Aidates lahendada evolutsioonilisi mõistatusi siin Maal, on see laiemalt seotud ka teiste planeetide või kuude bioloogilise evolutsiooni küsimusega.
Tulemused avaldati eelmise nädala numbris Riikliku Teaduste Akadeemia ajakirja toimetised (PNAS).
Pärmid on seente mikroskoopiline vorm; nad on üherakulised, kuid võivad muutuda mitmerakuliseks ühendatud pungil olevate rakkude stringi moodustamise kaudu, näiteks vormides. Minnesota ülikooli (UMN) teadlase ja töö kaasautori Will Ratcliffi sõnul olid eksperimendid sellel faktil põhinevad ning üllatavalt lihtsad - neid polnud lihtsalt varem tehtud. "Ma ei usu, et keegi oleks seda kunagi varem proovinud," sõnas ta ja lisas: "Eksperimentaalset evolutsiooni ei tee just paljud teadlased ja nad üritavad evolutsiooni küsimustele vastata, mitte seda taasluua."
Samuti lisab NSF-i keskkonnabioloogia osakonna programmidirektor Sam Scheiner: „Et mõista, miks maailm on täis taimi ja loomi, sealhulgas inimesi, peame teadma, kuidas üherakulised organismid otsustasid elada grupina, kuna mitmerakulised organismid. See uuring on esimene, mis katseliselt seda üleminekut vaatas, pakkudes pilku sündmusele, mis leidis aset sadu miljoneid aastaid tagasi. ”
Arvati, et samm mitmerakulise keerukuse poole oli keeruline, evolutsiooniline tõke, millest oleks väga raske üle saada. Uus uuring lubab siiski arvata, et see pole sugugi nii keeruline.
Tulemuste saamiseks kulus esimesel katsel vaid 60 päeva. Pärm lisati kõigepealt toitainerikkale kultuurile, seejärel lasti rakkudel ühe päeva jooksul kasvada. Seejärel kihid kihiti tsentrifuugi abil kaalu järgi. Pärmirakkude klastrid maandusid katseklaaside põhjale. Seejärel korrati seda protsessi, võttes rakuklastrid ja lisades need uuesti värsketele kultuuridele. Pärast kuuekümmet tsüklit hakkasid rakuklastrid tunduma sfääriliste lumehelvestena, mis koosnes sadadest rakkudest.
Kõige olulisem leid oli see, et rakud ei olnud lihtsalt kobarad ega kleepunud juhuslikult; klastrid koosnesid rakkudest, mis olid üksteisega geneetiliselt seotud ja püsisid pärast rakkude jagunemist kinnitunud. Kui klastrid saavutasid „kriitilise massi”, surid mõned rakud, seda nimetatakse apoptoosiks, mis võimaldab järglastel eralduda.
See on lihtsalt öeldes protsess mitme rakulise elu poole. Nagu on kirjeldanud Ratcliff, ei ole klaster üksi mitmekihiline. Kuid kui klastri rakud teevad koostööd, ohverdavad üldise hüvangu nimel ja muutustega kohanevad, on see evolutsiooniline üleminek mitmerakuliseks. "
Nii et järgmine kord leiba küpsetades või oma õlut pruulides mõelge tõsiasjale, et neil madalatel pärmirakkudel on teie köögis palju olulisem roll kui lihtsalt kasulikus rollis - need aitavad lahendada ka kõige suuremaid saladusi, kuidas elu algas nii siin kui ka võib-olla mujal.
