Ena izmed velikih ugank v znanosti je bil razvoj enoceličnih organizmov v neverjetno široko floro in favno, ki jo vidimo danes. Kako je Zemlja naredila prehod iz prvotno brezživne skale kroglice na eno, ki jo naseljujejo samo enocelični organizmi, v svet, ki je poln bolj zapletenega življenja?
Ko znanstveniki to razumejo, so se enocelični organizmi najprej začeli razvijati v bolj zapletene oblike pred več kot 500 milijoni let, ko so začeli tvoriti večcelične grozde. Ne razumemo samo, kako se je zgodil ta postopek. Zdaj pa so biologi še korak bližje razrešitvi te sestavljanke z uspešnim ponovitvijo tega ključnega koraka - z uporabo sestavine, ki je običajna pri izdelavi kruha in piva - navadnega pivskega kvasa (Saccharomyces cerevisiae). Čeprav pomaga rešiti evolucijske uganke tudi tukaj na Zemlji, se tudi v veliki meri nanaša na vprašanje biološke evolucije tudi na drugih planetih ali lunah.
Rezultati so bili objavljeni v prejšnji tedenski številki revije Zbornik Zbornika Nacionalne akademije znanosti (PNAS).
Kvas je mikroskopska oblika gliv; so enocelične, vendar lahko postanejo večcelične z oblikovanjem niza povezanih celičnih celic, kot v kalupih. Po mnenju Willa Ratcliffa, znanstvenika z univerze v Minnesoti (UMN) in soavtorja prispevka, so eksperimentalni poskusi temeljili na tem dejstvu in so bili presenetljivo preprosti. "Mislim, da ga nihče še ni poskusil," je dejal in dodal: "Veliko znanstvenikov ne izvaja eksperimentalne evolucije in poskušajo odgovoriti na vprašanja o evoluciji, ne da bi jo poustvarili."
Sam Scheiner, programski direktor oddelka za okoljsko biologijo NSF, dodaja še: "Da bi razumeli, zakaj je svet poln rastlin in živali, vključno z ljudmi, moramo vedeti, kako so enocelični organizmi prešli na življenje kot skupina, kot večcelični organizmi. Ta študija je prva, ki je eksperimentalno opazovala ta prehod, s pogledom na dogodek, ki se je zgodil pred stotimi milijoni let. "
Mislili smo, da je bil korak do večcelične zapletenosti težaven, evolucijska ovira, ki bi jo bilo težko premagati. Nova raziskava kaže, da navsezadnje morda ni tako težko.
Prvi poskus je trajal le 60 dni, da je ustvaril rezultate. Kvas smo najprej dodali kulturi, bogati s hranili, nato pa celice pustili, da rastejo en dan. Nato so bili stratificirani po teži s pomočjo centrifuge. Grozdi celic kvasovk so pristali na dnu epruvete. Postopek smo nato ponovili, odvzeli smo celice in jih ponovno dodali k svežim kulturam. Po šestdesetih ciklih tega so celice začele izgledati kot sferične snežinke, sestavljene iz sto celic.
Najpomembnejša ugotovitev je bila, da se celice niso samo zbrale in združile; grozdi so bili sestavljeni iz celic, ki so bile gensko povezane med seboj in so ostale vezane po delitvi celic. Ko so grozdi dosegli "kritično maso", so nekatere celice umrle, proces, znan kot apoptoza, ki omogoča, da se potomci ločijo.
Preprosto povedano, to je proces k večceličnemu življenju. Kot je opisal Ratcliff, "Grozd sama ni večcelična. Ko pa celice v grozdu sodelujejo, žrtvujejo za skupno dobro in se prilagodijo spremembam, to je evolucijski prehod v večceličnost. "
Torej, ko naslednjič pečete kruh ali kuhate svoje pivo, upoštevajte dejstvo, da imajo te majhne celice kvasovk veliko večjo pomembnost kot le koristno vlogo v vaši kuhinji - prav tako pomagajo razrešiti nekatere največje skrivnosti življenja začel, tako tu kot morda drugje.
