Международная группа исследователей во главе с Марко Фумазони (Marco Fumasoni) из Института молекулярной медицины Гюльбелкяна (GIMM) в Лиссабоне пришла к выводу, что скорость роста клеток может изменяться независимо от их размеров. Это открытие помогает объяснить, почему в процессе эволюции некоторые организмы обзаводятся более мелкими клетками, не теряя способности быстро расти и размножаться. Авторы работы проанализировали данные о росте клеток и показали, что различия между отдельными клетками нельзя свести только к их размеру или особенностям деления. Работа опубликована в сборнике Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
В процессе четырехмесячных опытов с культурой дрожжей Saccharomyces cerevisiae ученые обнаружили, что значительную роль играет стохастичность — случайные колебания скорости ауксицитоза (увеличения объема, массы и размеров клеток). Даже клетки одного типа и одинакового размера способны расти с разной скоростью. Это означает, что эволюция получает дополнительный механизм для отбора: естественный отбор может воздействовать не только на размер клетки, но и на внутренние процессы, определяющие темпы ее роста.
Случайность как закономерный двигатель эволюции
Авторы отмечают, что клеточная изменчивость возникает не только из-за различий в наследственности или влияния внешней среды. Существенную часть разнообразия создают внутренние биологические процессы, работающие с элементом случайности. Именно они формируют разброс скоростей роста между отдельными клетками.
Полученные результаты важны для понимания эволюции многоклеточных организмов, развития тканей и даже опухолевого роста. Если скорость роста может меняться независимо от размеров клетки, то организмы получают больше вариантов для адаптации к меняющимся условиям среды.
Традиционно считалось, что размер клетки тесно связан с ее физиологией и скоростью роста. Однако новая работа показывает, что эта связь далеко не всегда жесткая. Подобное разделение характеристик способно влиять на эволюционные траектории целых групп организмов и объяснять, почему у разных видов наблюдаются столь разнообразные клеточные стратегии.
Ранее эксперименты с бактериями Escherichia coli показали, что в ходе длительной эволюции клетки могут становиться крупнее и одновременно расти быстрее, хотя классические теории предсказывали обратное. Это стало одним из первых свидетельств того, что размер клетки и эффективность роста могут эволюционировать независимо.
А еще недавно ученые экспериментально доказали, что «безмозглые» бактерии хорошо учатся и все помнят.
Источник: hi-tech.mail.ru