Kumb oli enne, kas muna või kana – tehti hämmastav avastus

C. perkinsii rakk, millel on selged polaarsuse märgid enne esimest lõhustumist. Mikrotuubulid on magenta värvi, DNA sinine ja tuumaümbris kollane. Foto: DudinLab

Enne loomade ilmumist võis elu Maal juba välja arendada mehhanisme embrüote moodustamiseks, viitab uus teadusuuring. Üherakuline organism Chromosphaera perkinsii, kes elab madalate merede setetes, paljuneb viisil, mis meenutab loomade embrüonaalset arengut, ütleb teadlaste rühm, keda juhib biokeemik Marine Olivetta Genfi ülikoolist.

Chromosphaera perkinsii kuulub Ichthyosporea klassi – üherakuliste organismide rühma, kes eraldus loomade evolutsioonilisest liinist üle miljardi aasta tagasi. Selle organismi paljunemiskäitumine näitab, et elu võis välja arendada embrüote programmeerimise juba ammu enne, kui ilmusid munarakud või loomad ise.

Embrüonaalse arengu ja üherakuliste organismide paralleelid

Ichthyosporea’id on peetud kasulikuks mudeliks loomade evolutsioonilise alguse mõistmiseks. Eelmistes uuringutes leiti, et C. perkinsii kasutab palintoomilist jagunemist – protsessi, kus rakk jaguneb kiiresti mitmeks tütarrakuks ilma kasvufaasi läbimata. See sarnaneb loomade embrüonaalse rakkude jagunemise varajase etapiga, mida tuntakse lõigustumisena.

Uues uuringus näitasid teadlased, et pärast jagunemist moodustab C. perkinsii rakkude kogumi, mis sarnaneb loomade blastulaga. See on õõnes, vaarikakujuline rakkude kogum, mis on embrüonaalse arengu varajane staadium. Veelgi tähelepanuväärsemalt sisaldab see kogum kahte erinevat rakutüüpi, mis viitab primitiivsele rakkude eristumisele.

Omaya Dudin Šveitsi föderaalsest tehnoloogiainstituudist (Swiss Federal Institute of Technology ehk EPFL) selgitas, et kuigi C. perkinsii on üherakuline liik, näitab see käitumine, et mitmerakulise koordinatsiooni ja diferentseerumise protsessid olid olemas juba ammu enne loomade ilmumist.

Evolutsiooniline pärand või sõltumatu areng?

C. perkinsii käitumine tõstatab küsimuse, kas loomade ja Ichthyosporea’te ühisel eellasel olid sarnased arengumehhanismid. Alternatiivina võib tegu olla sõltumatu nähtusega, mida nimetatakse konvergentsiks – evolutsioonilise omaduse tekkimine erinevates liinides sarnastel põhjustel.

Huvitav on, et seni pole teiste Ichthyosporea’te puhul täheldatud sarnast embrüotaolist arengut. See võib viidata sellele, et C. perkinsii esindab ainulaadset arengujoont.

Uued perspektiivid elu ja loomade evolutsioonis

Uuring annab olulist teavet mitmerakulise elu tekke kohta. Kui embrüonaalse arengu geneetiline tööriistakomplekt eksisteeris juba enne embrüote teket, võisid need mehhanismid olla algselt mõeldud täiesti erinevateks funktsioonideks.

Teadlased rõhutavad, et edasised uuringud C. perkinsii rakkude ruumilise diferentseerumise kohta on olulised, et mõista, kuidas see üleminekuvorm viis loomade mitmerakulisuse arenguni.

Autorid järeldasid, et C. perkinsii esindab üleminekuvormi ajalisest ruumiliseks rakudiferentseerumiseks, pakkudes uusi teadmisi mehhanismidest, mis viisid loomade mitmerakulisuse tekkeni.

Uuring avaldati ajakirjas Nature.

Allikas: ScienceAlert