Jajko było pierwsze przed kurą

Chromosphaera perkinsii to gatunek jednokomórkowy odkryty w 2017 roku w osadach morskich w okolicach Hawajów.

Pierwsze ślady jego obecności na Ziemi datowane są na ponad miliard lat, a więc na długo przed pojawieniem się pierwszych zwierząt. Zespół z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) zaobserwował, że gatunek ten tworzy wielokomórkowe struktury, które wykazują zaskakujące podobieństwo do zarodków zwierzęcych. Obserwacje te sugerują, że genetyczne programy odpowiedzialne za rozwój embrionalny istniały już przed powstaniem życia zwierzęcego, albo że C. perkinsii wyewoluował niezależnie podobne procesy.

Oznaczałoby to, że natura dysponowała genetycznymi narzędziami do „tworzenia jaj” na długo przed „wynalezieniem kur”. Badanie to zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.

Od pojedynczej komórki do organizmu wielokomórkowego

Pierwsze formy życia, które pojawiły się na Ziemi, były jednokomórkowe, czyli składały się z jednej komórki, jak drożdże czy bakterie. Później rozwinęły się zwierzęta – organizmy wielokomórkowe – które z pojedynczej komórki, komórki jajowej, rozwijały się w złożone istoty żywe. Ten rozwój embrionalny przebiega w precyzyjnych etapach, które są uderzająco podobne u różnych gatunków zwierząt i mogą sięgać czasów znacznie wcześniejszych niż powstanie zwierząt. Jednak przejście od gatunków jednokomórkowych do organizmów wielokomórkowych wciąż pozostaje bardzo słabo poznane.

Ten jednokomórkowiec oddzielił się od linii ewolucyjnej zwierząt ponad miliard lat temu i dostarcza cennych informacji o mechanizmach, które mogły doprowadzić do przejścia w kierunku wielokomórkowości.

Kolonie przypominające zarodki

Obserwując C. perkinsii, naukowcy odkryli, że komórki te, gdy osiągną maksymalny rozmiar, dzielą się bez dalszego wzrostu, tworząc wielokomórkowe kolonie przypominające wczesne etapy rozwoju embrionalnego zwierząt. Kolonie te utrzymują się przez około jedną trzecią cyklu życiowego i składają się z co najmniej dwóch różnych typów komórek, co jest zaskakujące dla tego rodzaju organizmu.

Mimo że C. perkinsii jest gatunkiem jednokomórkowym, zachowanie to pokazuje, że procesy koordynacji i różnicowania wielokomórkowego istniały w tym gatunku już na długo przed pojawieniem się pierwszych zwierząt na Ziemi, wyjaśnia Omaya Dudin, który kierował tym Badania naukowe badaniem.

Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że sposób podziału tych komórek oraz przyjmowana przez nie trójwymiarowa struktura wyraźnie przypominają wczesne etapy rozwoju embrionalnego u zwierząt. We współpracy z dr. Johnem Burnsem (Bigelow Laboratory for Ocean Sciences) przeanalizowano aktywność genetyczną w tych koloniach i stwierdzono zaskakujące podobieństwa do aktywności genetycznej zarodków zwierzęcych, co sugeruje, że programy genetyczne kontrolujące złożony rozwój wielokomórkowy istniały już ponad miliard lat temu.

Marine Olivetta, technik laboratoryjny w Katedrze Biochemii Wydziału Nauk Przyrodniczych UNIGE i pierwsza autorka badania, wyjaśnia: „To fascynujące, że gatunek odkryty dopiero niedawno pozwala nam cofnąć się w czasie o ponad miliard lat”. Badanie pokazuje, że zasada rozwoju embrionalnego istniała już przed zwierzętami albo że mechanizmy rozwoju wielokomórkowego wyewoluowały u C. perkinsii niezależnie.

Odkrycie to może również rzucić nowe światło na toczącą się od dawna debatę naukową dotyczącą liczących 600 milionów lat skamieniałości przypominających zarodki i może podważyć niektóre tradycyjne wyobrażenia o wielokomórkowości.