Apariția unor posibile multicelular fără rearanjamente majore în nivelul genei

Una dintre cele mai importante etape în evoluția lumii vii a fost apariția unor organisme multicelulare de la unicelulare. Potrivit oamenilor de știință de la Institutul pentru Studii Biologice Selk și Institutul Joint Genome de la Departamentul de Energie al Statelor Unite, contrar opiniei populare, până de curând, acest proces nu are nevoie de rearanjamente majore genomului.

O comparație a genomurilor de alge multicelulare Volvox carteri și familiile lor imediate ale unicelulară Chlamydomonas reinhardtii a relevat faptul că organismele multicelulare pot construi complexele lor mai complexe moleculare ale aceleași componente care există în strămoșii lor unicelulare.

„Dacă luăm în considerare proteine ​​ca componente ale produselor de designer, Chlamydomonas are un set remarcabil de componente!“ - spune James inteligent, profesor Laboratorul de moleculara si Biologie celulara de plante Selk, -. „Volvox nu au nevoie de detalii suplimentare, Volvox experimentat doar cu constituenții care au fost moștenite de la strămoșii noștri Ne-am așteptat o mare diferență în dimensiune a genomului, numărul de gene si grupuri de gene între Volvox și Chlamydomonas, dar sa dovedit că nu este așa! "

Cele mai multe dintre aceste tranziții de la unicelulare la existență multicelular, au existat în urmă cu mai mult de 500 de milioane de ani, astfel încât schimbările la nivel genetic, este dificil de a urmări. O excepție interesantă - volvoxes (grup de alge verzi) - în acest grup de multicelulare a apărut ca o serie de pași mici, schimbări, și chiar și printre reprezentanții moderni ai acestui grup, puteți urmări etapele de complexitatea morfologiei și de dezvoltare.

Se crede că Volvox - reprezentantul cel mai sofisticat al grupului - a evoluat de la strămoși, cum ar fi de Chlamydomonas, în cursul ultimilor 200 de milioane de ani, ceea ce face aceste organisme moderne model interesant pentru a studia apariția organismelor multicelulare și diferențierea celulelor. Oamenii de știință au secvențat, care este secvențiat 138 milioane de perechi de baze în genomul Volvox. Genomul in sine este de 17% mai mult decât genomul secvențiate anterior de Chlamydomonas, iar diferența în secvența de nucleotide între genomi este comparabil cu diferența dintre om și pui.

În ciuda ușoarei creșteri în dimensiune a genomului, astfel cum a prezis de oamenii de știință numărul de proteine ​​este foarte aproape de aceste două organisme: 14.566 în Volvox față de 14.516 în a Chlamydomonas, iar oamenii de știință nu au fost capabili să descopere, de asemenea, unele diferențe fundamentale într-un set de domenii de proteine ​​(blocuri de construcție în structura proteinelor) și combinații aceste domenii.

„A fost cu totul neașteptat!“ - explică o abilitate - „pentru că înainte de descoperirea noastră sa crezut că apariția unor noi domenii de proteine ​​joacă un rol important în evoluția plantelor și animalelor multicelulare.“

În ciuda faptului că, în general, proteinele mari, nu a existat nici o diferență, proteine ​​care sunt specifice pentru volvoxes, cum ar fi proteinele matricei extracelulare diferea - reprezentanții Volvox astfel de proteine ​​a fost mai mult decât în ​​Chlamydomonas.

Fiecare colonie matura Volvox este format din celule cu flageli, celule similare Chlamydomonas incluse în celula-matrice cum ar fi peretele organizat special extracelular cu celule Chlamydomonas. Volvox matricei extracelulare și mărimea și complexitatea organizării peretelui celular depășește Chlamydomonas, iar acest lucru se corelează cu creșterea numărului și varietatea de gene care codifica proteinele principale ale matricei extracelulare si proteine ​​de suprafata feroforiny familie VMP.

Mai mult decât atât, îndemânarea și colegii săi a constatat o creștere a Volvox proteină ciclină D, care reglează diviziunea celulară. Aparent, acest lucru se datorează unei reglementări mai complexă a diviziunii celulare in timpul dezvoltarii Volvox. În cele din urmă, ca cercetatorii au descoperit, a existat o schimbare în rol funcțional Volvox anumitor gene, de exemplu, unele dintre proteine ​​feroforinov a început să efectueze rolul de semnale hormonale care declanseaza procesele de diferențiere sexuală.