Unul dintre marile puzzle-uri din știință a fost evoluția organismelor unicelulare în varietatea incredibil de largă a florei și faunei pe care le vedem astăzi. Cum a făcut Pământul trecerea de la o minge de piatră inițial lipsită de viață la una populată doar de organisme cu o singură celulă la o lume care are o viață mai complexă?
După cum o înțeleg oamenii de știință, organismele unicelulare au început să evolueze în forme mai complexe cu mai bine de 500 de milioane de ani în urmă, deoarece acestea au început să formeze clustere multicelulare. Ceea ce nu se înțelege este exact cum s-a întâmplat acel proces. Acum, biologii sunt încă un pas mai aproape de a înțelege acest puzzle, prin replicarea cu succes a acestui pas cheie - folosind un ingredient comun în prepararea pâinii și a berii - drojdia obișnuită de bere (Saccharomyces cerevisiae). În timp ce contribuie la rezolvarea ghicitoriilor evolutive aici pe Pământ, tot prin extindere s-a pus și problema evoluției biologice și pe alte planete sau luni.
Rezultatele au fost publicate în numărul săptămânii trecute Proceedings Journal ale Academiei Naționale de Științe (PNAS).
Drojdiile sunt o formă microscopică de ciuperci; ele sunt unicelulare, dar pot deveni multicelulare prin formarea unui șir de celule de înmulțire conectate, ca în mucegaiuri. Experimentele s-au bazat pe acest fapt și au fost surprinzător de simple, pur și simplu nu au mai fost făcute înainte, potrivit lui Will Ratcliff, un om de știință de la Universitatea din Minnesota (UMN) și coautor al lucrării. „Nu cred că cineva l-a încercat vreodată”, a spus el, adăugând: „Nu există mulți oameni de știință care fac evoluție experimentală și încearcă să răspundă la întrebări despre evoluție, nu să-l recreeze.”
Sam Scheiner, director de program în Divizia de Biologie a Mediului NSF, mai adaugă: „Pentru a înțelege de ce lumea este plină de plante și animale, inclusiv oameni, trebuie să știm cum organismele unicelulare au făcut trecerea la viața ca grup, ca organisme multicelulare. Acest studiu este primul care a observat experimental această tranziție, oferind o privire asupra unui eveniment care a avut loc cu sute de milioane de ani în urmă. "
S-a crezut că pasul către complexitatea multicelulară a fost unul dificil, un obstacol în evoluție pe care ar fi foarte greu de depășit. Cu toate acestea, noua cercetare sugerează că este posibil să nu fie atât de dificilă până la urmă.
Primul experiment a durat doar 60 de zile pentru a produce rezultate. Drojdia a fost adăugată mai întâi la o cultură bogată în nutrienți, apoi celulelor au fost lăsate să crească timp de o zi. Au fost apoi stratificate în greutate folosind o centrifugă. Ciorchine de celule de drojdie au aterizat pe fundul eprubetei. Procesul a fost apoi repetat, luând grupurile de celule și re-adăugându-le la culturi proaspete. După șaizeci de cicluri, grupurile de celule au început să arate ca niște fulgi de zăpadă sferici, compuse din sute de celule.
Cea mai semnificativă constatare a fost aceea că celulele nu erau doar aglomerarea și lipirea la întâmplare; grupurile erau compuse din celule care s-au legat genetic între ele și au rămas atașate după divizarea celulelor. Când grupurile au atins „masa critică”, unele celule au murit, proces cunoscut sub numele de apoptoză, care permite separarea descendenților.
Apoi, pur și simplu, este procesul către viața multicelulară. După cum a descris Ratcliff, „Un singur grup nu este multicelular. Dar când celulele dintr-un grup cooperează, face sacrificii pentru binele comun și adaptează-te la schimbări, aceasta este o tranziție evolutivă la multicelularitate. "
Așa că data viitoare când coaceți pâine sau preparați propria bere, luați în considerare faptul că acele mici celule cu puține drojdii dețin mult mai multă importanță decât doar un rol util în bucătăria dvs. - ajută, de asemenea, să rezolve unele dintre cele mai mari mistere ale modului în care viața a început, atât aici, cât și poate în altă parte.
