Mokslo ir technologijų pasaulis

Vos viena atsitiktinė mutacija, įvykusi prieš 600 milijonų metų, lėmė mūsų vienaląsčių protėvių evoliucionavimą į sudėtingus organizmus, atskleidė tyrimas.

Milijardus metų gyvybė Žemėje egzistavo tik pavienių ląstelių pavidalu, o daugialąsčiai organizmai susiformavo, kai pavienės ląstelės pradėjo atlikti specializuotus vaidmenis bei ėmė dirbti kartu. Taip jos susijungė į audinius ir galiausiai tapo gyvūnų, augalų bei grybų organais. Tačiau iki šiol buvo labai mažai žinoma apie molekulinius mechanizmus, pagrindžiančius daugialąsčių evoliuciją.

Biologijos vadovėliuose rašoma, kad kaimyninės ląstelės turi bendradarbiauti tarpusavyje, kai dalinasi (atlieka dauginimosi procesą). Čia labai svarbus aspektas yra struktūros orientacija, vadinama mitozine verpste. Jos dėka motininės ląstelės chromosomos yra paskirstomos tarp dviejų dukterinių ląstelių.

Šiandien daugelyje gyvūnų šį procesą koordinuoja baltymai, kurie susieja verpstes su konkrečiais „žymekliais“. Verpstės, kurios yra netinkamai orientuotos gali sukelti vėžį ar kitas anomalijas.

Oregono universiteto profesoriaus Kenneth Prehoda ir Čikagos universiteto profesoriaus Joseph Thornton vadovaujama komanda norėjo išsiaiškinti, kokie genai yra atsakingi už vienaląsčių organizmų koordinaciją. Tam jie pasitelkė artimiausius mūsų vienaląsčius giminaičius – choanoflagellate.

Jie gyvena vandenyne, o maisto susiranda dėka trumpos uodegos (arba žiuželio). Kartais šie organizmai net susiburia į daugialąsčių kolonijas.

Mokslininkų komanda panaudojo „keliavimo laiku“ techniką dar vadinamą protėvių baltymų rekonstrukcija. Ji leido sujungti genų sekas su kompiuterinio modeliavimo įranga ir rekonstruoti jau nebeegzistuojančių organizmų genomus, remiantis šiuo metu gyvenančių jų palikuonių DNR.

Tyrėjai nustatė, kad baltymų koordinavimo sistema išsivystė bei perrėmė verpstės orientacijos kontrolę dėl prieš daug milijonų metų įvykusio molekulinio proceso, kuris pakeitė baltymo funkciją.

„Naujos baltymų funkcijos gali išsivystyti tik kelių mutacijų metu“, – aiškina Prehoda, – Šiuo atveju, prireikė tik vienos“.

Komanda taip pat nustatė, jog vienaląsčių uodegos yra labai svarbios organizuojant daugialąstes kolonijas. Tai rodo, kad ryšys tarp žiuželių ir ląstelių dalijimosi orientacijos buvo svarbus mūsų vienaląsčių protėvių perėjimui prie daugialąsčių gyvenimo būdo. Uodegos tapo mažiau svarbios, kai įvyko ši baltymo mutacija ir ląstelė galėjo orientuotis jau be jų pagalbos.