« Immunrendszer evolúció   | Főoldal | Az evolúció sebessége »

2012. január 17., kedd

 

A többsejtűek eredete II.

 Sexcomb | 22:24 | Mikrobiológia Evolúció
Share

Korábban már volt szó a többsejtűek kialakulásáról, de pár napja megjelent egy újabb hasonló közlemény, így gondoltam ezt is érdemes közkinccsé tenni. Az alapkérdés ugyanaz, amit már korábban megismertünk: Hogyan alakulhat ki egysejtű élőlényekből egy többsejtű élőlény?

Modellszervezetként a Saccharomyces cerevisiae sörélesztőt használták, szelekciós nyomásként pedig a nehézkedést, mivel a több sejtből álló csomók hamarabb lesüllyednek a folyadék aljára, mint az egy sejtből állók, így egyszerűen elkülöníthetők az esetleg megjelenő többsejtű telepek. Rázatva növesztett élesztőkultúrákat állni hagytak háromnegyed órán át, majd a cső aljára ülepedett sejteket friss táptalajra helyezték. Majd az első hét után áttértek a 100 x g végzett tíz másodperces centrifugálásra, nyilván azért, mert így gyorsabb volt. Nem meglepő módon az evolúció itt is működött, hatvan átoltás után jelentősen csökkent az ülepedési idő, a kultúrákban nagy méretű, hópehelyszerű telepek jelentek meg, ezek láthatóak az első ábrán. Ami érdekes, hogy a kísérletet tízszer ismételték meg és mindannyiszor nagyon hasonló fenotípust mutattak a telepek, az egyes képek sarkában látható szám ugyanis a kísérlet sorszáma, vagyis az egyes pelyhek egymástól teljesen független evolúció termékei.

Nyilván felmerül a kérdés, hogy ezek a pelyhek csak úgy összecsapódnak, vagy egyetlen sejt osztódásakor a leánysejtek maradnak együtt? Erre szellemes választ adtak, az egyes pelyheket enzimkezeléssel egyedi sejtekre bontották és egy-egy sejtből új kultúrát indítottak. Azt tapasztalták, hogy az egyetlen átoltott sejt utódai is pelyheket alkottak, tehát nyilvánvaló, hogy a sejtek nem csak úgy összecsapódnak, hanem osztódás után tartósan egymás közelében maradnak, valódi telepet alkotnak. Megvizsgálták azt is, hogyan szaporodnak a pelyhek, azt tapasztalták, hogy a nagyobb pelyhekről több sejtből álló darabok törnek le, amelyek új pelyhet fejlesztenek magukból.

Azt figyelték meg, hogy a pelyhek, csak egy bizonyos méret elérése után választottak le magukról darabokat ("propagulák"), ellenben a nagyobb méretű pelyhek sokkal később kezdtek magukról darabokat leválasztani, mondhatni tovább tartott a "gyerekkoruk", így nőhettek nagyobbra. A leválasztott darabok mérete a kísérlet során csökkent, nyilván minél kisebb részét választja le magáról a pehely, annál többször teheti ezt meg, annál több utódja lesz.

Azt is megfigyelték, hogy az éppen csak kialakult pelyhek növekedési üteme hasonló a már hatvan átoltáson is túlesett pelyhekéhez (második A ábra). Az apoptotikus sejtek aránya a frissen többsejtűvé vált pelyhekben nem függ a telep méretétől, vagyis ilyenkor egy kis telepben körülbelül azonos százalékban találhatóak apoptotikus sejtek, mint egy nagy telepben, viszont a régebben többsejtű pelyhekben arányaiban sokkal több apoptotikus sejt található a nagy pelyhekben, mint a kicsikben (második B ábra). Magyarán itt már előnyt jelent, ha a nagy pelyhekben sok sejt esik át apoptózison, mivel így ha sok sejt pusztul el, sok, apró darabot tud magáról leválasztani a pehely, mivel a leváló darabok egy-egy elpusztuló sejtnél törnek le, vagyis több utódja lesz, gyorsabban szaporodik. Így a nagyobb telepeknek előnyös a sok apoptózison áteső sejt,  a régóta többsejtű telepekben ki is alakul ez a jelleg. Ez ugye azért fontos, mert itt tulajdonképpen az a munkamegosztás kezdődik el, ami a többsejtűek létének alapja, vagyis hogy egy sejt visszafogja a saját osztódását, sőt, elpusztul, azért, hogy a telep egésze hatékonyabban élhessen, mivel ebben a közegben már a telep életben maradásával tud hatékonyabban szaporodni. Ezt a folyamatot mutatja a harmadik ábra, az A egy tizennégy átoltás utáni pelyhet mutat, a B egy hatvan átoltás utáni pelyhet, látható, hogy a B képen sokkal több az apoptózisba kerülő sejt (zölden festődnek az apoptózisba éppen belépő sejtek, pirossal a már elpusztult sejtek). A C kép mutatja a tizennégy és a hatvan átoltás után megfigyelhető ülepedési sebességet és a telepeke átlagos méretét. A D kép mutatja, hogy a telepekről leváló darabok a telep méretének hány százalékát teszik ki, látható, hogy a korai pelyhek méretének négytizedét teszi ki egy leváló darab, míg a késői telepek méretének csak ötödét.

Ami ebben a kísérletben igazán meglepő, hogy milyen gyorsan kialakul a sejtek közti munkamegosztás egy frissen többsejtűvé vált élőlényben. Ebben az esetben két hónap elég is volt hozzá, hogy megjelenjenek a többsejtű telepek, majd megváltozzon a sejtek apoptózis mintázata, mégpedig a telep méretétől függően, hiszen a hatvan átoltást megélt többsejtű pelyhekben a kis telepekben ritkán látni apoptózist, míg a nagyokban gyakran, tehát arról van szó, hogy a telepmérettel arányosan megváltozik a sejtek viselkedése is, többen lépnek apoptózisba, ezzel föláldozva magukat, hogy a telep maga gyorsabban szaporodhasson.

 

Ratcliff WC, Denison RF, Borrello M, Travisano M (2012): Experimental evolution of multicellularity. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1115323109



Eddig 7 komment érkezett ()

  1. dolphin:
    2012. 01. 17. 22:47

    A Science-ben már pár hónapja beharangozták ezt a cikket, de fasza látni. Egyébként meg, volt még azelőtt is itt szó a többsejtűség eredetőről :-)):
    criticalbiomass.freeblog.hu/archives/2006/08/21/A_tobbsejtuseg_eredete/

  2. KGyST:
    2012. 01. 18. 1:02

    Egészen elképesztő, nagyszerű cikk

  3. Ateesh6800:
    2012. 01. 21. 2:40

    Izgalmas, köszi! Ezek szerint nem is annyira rettenetesen lassú dolog az evolúció -- inkább csak annak a kérdése, hogy milyen szelekciós nyomások jelentkeznek és maradnak fönn a megfelelő ideig.

  4. Sexcomb:
    2012. 01. 22. 7:42

    @Ateesh6800:
    Ha ilyen brutálisan erős a szelekciós nyomás, akkor gyorsan megtörténik. Nyilván enyhébb szelekció mellett valószínűleg sokkal lassabb lenne.

  5. fuhur:
    2012. 01. 25. 10:52

    Akkor most a kisérlet során létrehoztak egy új fajt? A többsejtű sörélesztőt? Mit szólnak ehhez a kreacionisták? :-)

    Tényleg tudom, hogy nem kívánságműsor, de valami infót a faj definícióról megköszönnék.

  6. Sexcomb:
    2012. 01. 25. 14:16

    @fuhur:

    "Akkor most a kisérlet során létrehoztak egy új fajt?"

    Nem. Az egysejtű/telepes tudomásom szerint egyetlen fajfogalomban sem szerepel.

    "Tényleg tudom, hogy nem kívánságműsor, de valami infót a faj definícióról megköszönnék."

    criticalbiomass.freeblog.hu/archives/2009/01/11/Bajok_a_fajokkal/
    criticalbiomass.freeblog.hu/archives/2009/01/09/A_fajok_eredete/

  7. pounderstibbons:
    2012. 01. 27. 19:38

    www.huffingtonpost.com/2012/01/25/origin-of-life_n_1230631.html

A szövegben nem lehet HTML-t használni, a linkeket pedig automatikusan aláhúzzuk. Az email cím megadása kötelezõ, de az oldalon nem jelenik meg. Ha van freeblogos felhasználóneved, itt bejelentkezhetsz.





Mijez
A Kritikus Biomassza egy főként biológusokból álló baráti társaság blogja, ahol megmondjuk a véleményünket mindenféle biológiával kapcsolatos témáról és nemcsak...