Как многоклеточные научились управлять своими клетками

Прототип молекулярного «пульта управления», благодаря которому многоклеточные руководят собственными клетками, имеется и у некоторых одноклеточных.

Переход от одноклеточного существования к многоклеточному поставил перед живыми организмами сложную задачу – им необходимо было обучиться руководить всеми собственными клетками так, дабы они не разбежались и не мешали друг другу.

Бактерии Capsaspora owczarzaki. (Фото Inaki Ruiz-Trillo / Flickr.com) Компания бактерий Capsaspora owczarzaki крупным планом. (Фото Inaki Ruiz-Trillo / Flickr.com.) ‹ ›

У современных многоклеточных имеется сложная совокупность молекулярных сигналов, благодаря которым клетки общаются между собой: такие сигналы необходимы для распределения обязанностей на протяжении личного развития (другими словами дабы нейрон стал нейроном, а мышечная клетка – мышечной клеткой), для согласованного ответа при негативных событий и т. д. Одноклеточным – разнообразным бактериям, инфузориям, фораминиферам и другим – всё это как словно бы не требуется по определению, и появляется вопрос, как появилась совокупность управления многоклеточностью – не имела возможности же она упасть с неба.

Но мы знаем большое количество примеров, в то время, когда какое-то приспособление, какая-то молекулярная либо структурная уловка на протяжении эволюции перепрофилировалась, «модернизировалась» и начинала являться иным задачам. И молекулярно-генетический «пульт управления» множеством клеток в действительности имел возможность в каком-то виде существовать у одноклеточных. Но для чего он был бы им нужен?

К примеру, для регуляции различных жизненных стадий.

В статье в Developmental Cell исследователи из Университета Помпеу Фабра говорят про бактерию Capsaspora owczarzaki, которая живёт в качестве симбионта в крови (правильнее, в гемолимфе) у одной тропической пресноводной улитки. Бактерии в течение судьбы проходят через пара состояний, иногда планируя совместно. Разумеется, в зависимости от жизненной стадии у них изменяется активность генов, соответственно, и комплект белков, кодируемых этими генами.

Более того, поведение самих белков также может изменяться.

Активность белков довольно часто зависит от фосфорилирования: в то время, когда к протеиновой молекуле присоединяется либо отсоединяется остаток фосфорной кислоты (фосфат), то модифицированная молекула «просыпается» и начинает что-то деятельно делать либо, напротив, «засыпает». Ферменты, каковые навешивают фосфаты на другие белки, именуются киназами, и их существует очень много: они специализируются на различных белках а также на разных участках в одной и той же большой протеиновой молекулы, которая, грубо говоря, с различных боков возможно промодифицирована различными киназами. Другими словами, эти ферменты делают довольно много сигнально-координирующей работы – как в клеток, так и между клетками.

Как выяснилось, бактерии C. owczarzaki, переходя из одной стадии в другую, меняют активность ферментов и генов-киназ подобно тому, как оно происходит у многоклеточных. Действительно, у многоклеточных различия эти мы видим тут и по сей день, переходя от одной ткани к второй, от одного органа к второму. Бактерии же применяют сходные сигналы при смене фаз жизненного цикла.

В частности, авторы работы обрисовывают трансформации амёбных тирозиновых киназ (ферментов, модифицирующих остатком фосфорной кислоты аминокислоту тирозин в белках), каковые у многоклеточных активно применяются для обмена сообщениями между клетками и каковые у одноклеточных, вообще-то, мало активны – легко в силу их одноклеточности. Но C. owczarzaki кроме того, что применяют тирозиновые киназы в течение всей жизни – активность ферментов ещё и изменяется в зависимости от того, на каком этапе судьбы находится бактерия.

Пример C. owczarzaki показывает, что, по крайней мере, у некоторых одноклеточных имеется кое-какие наработки, каковые, при некоем усовершенствовании смогут быть использованы для одновременного управления множеством клеток, составляющих многоклеточный организм. Быть может, что-то подобное возможно отыскать и у других несложных, каковые склонны иногда планировать совместно (наподобие слизевиков, каковые являются одним из самых распространённых объектов у исследователей, занимающихся вопросами становления многоклеточности).

Кроме этого быть может, что в далёком прошлом таким одноклеточным было несложнее сделать решающий ход и превратиться в первые многоклеточные организмы. И не следует так уж удивляться ситуации, в то время, когда у довольно несложных существ на молекулярном уровне имеется «заготовки» для вероятного усложнения.

Два года назад мы писали о том, что у примитивных позвоночных на протяжении эмбрионального развития гены трудятся так, как если бы их мозг был куда сложнее, чем он имеется в действительности, а ещё несколькими годами ранее в издании Nature выходила работа, в которой говорилось, что у полухордовых животных с весьма несложной нервной совокупностью имеется комплекс сигнальных белков, нужных для создания сложного дифференцированного мозга, характерного хордовым.

По данным ScienceNews.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Нобелевская премия по медицине и физиологии – от присуждения до награждения
• Как хищные растения подружились с летучими мышами

Как управлять своими снами.

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Тараканы-киборги: ученые научились управлять насекомыми на расстоянии

  Точно, в то время, когда вы были ребенком, вам казалось, что загадочный пульт дистанционного управления – это самая классная вещь во всем мире. Возможно,…

• Как клетка управляет молекулярными «поездами»

  Столкновение больших протеиновых комплексов на ДНК ведет к появлению множества вредных мутаций. Дабы этого не случилось, клетка легко заблаговременно…

• Лечебные рнк научились доставлять в клетки ультразвуком

  Американским ученым удалось доставить молекулы РНК в слизистую оболочку кишечника живых мышей с помощью ультразвука. Результаты работы размещены в…

• Клетки в сетке или о важности контактов

  Контакты между клетками многоклеточных животных обеспечиваются особыми белками, так вычисляли с того времени, как эти белки были открыты. Но последние…