Wczesne życie mogło być znacznie bardziej podobne do zwierząt

Wczesne życie mogło być znacznie bardziej podobne do zwierząt, niż myśleliśmy, sugerują nowe badania, które pokazują, że bakterie mogą „rozwijać się” jak zarodek.

Kiedy bakterie łączą się ze sobą, wydzielają ochronny wspólny dom szlamu, tworząc dobrze prosperujące, gęsto upakowane kolonie znane jako biofilmy. Razem te malutkie organizmy są potężniejsze.

Biorąc pod uwagę bezpieczeństwo biofilmu, mogą lepiej wytrzymywać zmiany środowiskowe, komunikować się na duże odległości z komórkami spoza ich społeczności, a nawet współdzielić wspólną pamięć – zasadniczo zachowując się jak jeden organizm wielokomórkowy.

Teraz międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem genetyka ewolucyjnego Momira Futo z Instytutu Ruđera Boškovića w Chorwacji odkrył, że biofilmy również rozwijają się jak organizm wielokomórkowy.

Większość komórek na Ziemi żyje w postaci tych biofilmów. Mogą składać się z wielu gatunków i coraz częściej znajdujemy więcej sposobów, w jakie zachowują się jak istoty wielokomórkowe – w tym podział pracy, zaprogramowana śmierć komórki i samorozpoznanie.

W laboratorium Futo i zespół zbadali Bacillus subtilis w kształcie pręcika, który jest powszechnie spotykany w glebie, krowach i nas. Naukowcy ustalili linię czasu ekspresji genów w całym biofilmie, w miarę jak się rozwijał, od kilku początkowych komórek do wieku dwóch miesięcy.

Porównali również produkty genów bakterii z genami innych bakterii z jej drzewa genealogicznego, wyznaczając harmonogram ich ewolucyjnych relacji.

„Co zaskakujące, odkryliśmy, że ewolucyjne młodsze geny były coraz bardziej wyrażane w późniejszych punktach czasowych wzrostu biofilmu” – wyjaśnił genetyk Tomislav Domazet-Lošo z Katolickiego Uniwersytetu w Chorwacji.

Kolejność ekspresji genów podczas wzrostu biofilmu odzwierciedla czas ewolucji tych genów – podobnie jak ekspresja genów w rozwijających się zarodkach zwierzęcych.

Nie jest to jedyny sposób, w jaki biofilmy naśladują embriogenezę (rozwój zarodka zwierzęcego). Obserwowana krok po kroku organizacja ekspresji genów jest również widoczna w zarodkach, podobnie jak duży wzrost komunikacji między komórkami w połowie rozwoju, co w biofilmie zbiega się z narastaniem zmarszczek 3D.

„Oznacza to, że bakterie są prawdziwymi organizmami wielokomórkowymi, tak jak my” – powiedział Domazet-Lošo. „Biorąc pod uwagę, że najstarszymi znanymi skamieniałościami są biofilmy bakteryjne, jest całkiem prawdopodobne, że pierwsze życie również było wielokomórkowe, a nie jednokomórkowe, jak dotychczas rozważano”.

Metoda filostratygraficzna, której użyli badacze, jest stosunkowo nowa i nadal zawiera pewne pytania dotyczące jej wiarygodności, więc zespół dwukrotnie sprawdził wyniki za pomocą starszych narzędzi genetycznych i stwierdził, że potwierdzają swoje odkrycia.

Zespół ostrzega, że ​​wyniki te są ograniczone do biofilmów jednogatunkowych w warunkach laboratoryjnych, dlatego potrzebne są dalsze badania, aby sprawdzić, czy odkrycia są również prawdziwe w środowisku naturalnym z interakcjami wielu gatunków.

Okaże się również, czy inne cechy embriogenezy – takie jak zlokalizowane fale nowych ekspresji genów – są również obecne w biofilmach. Ale podobieństwa, które zaobserwowali, są dość uderzające.

Ponieważ biofilmy są odpowiedzialne za ponad 80 procent infekcji mikrobiologicznych w naszym ciele, z pewnością odgrywają również dużą rolę w funkcjonowaniu naszych przyjaznych bakterii, więc zrozumienie, w jaki sposób te nie tak pojedyncze organizmy rozwijają się i współpracują ze sobą, może pomóc w problemach zdrowotnych.

“Bezsporne jest, że komórka jest podstawową jednostką życia; nie oznacza to jednak, że pierwsze życie było ściśle jednokomórkowe” – podsumowali naukowcy.

Badania te zostały opublikowane w Molecular Biology and Evolution.

Źródło: Tessa Koumoundouros

Embryo-Like Features in Developing Bacillus subtilis Biofilms

Zdjęcia: Momir Futo/Rudjer Boskovic Instiute

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x