Ena od velikih ugank v znanosti je bila evolucija enoceličnih organizmov v neverjetno široko paleto flore in favne, ki jo vidimo danes. Kako je Zemlja naredila prehod iz sprva brez življenja skalnate krogle v tisto, ki jo naseljujejo le enocelični organizmi, v svet, ki je poln bolj zapletenega življenja?
Kot razumejo znanstveniki, so se enocelični organizmi najprej začeli razvijati v kompleksnejše oblike pred več kot 500 milijoni let, ko so začeli tvoriti večcelične grozde. Kar ni razumljeno, je samo, kako se je ta proces zgodil. Toda zdaj so biologi še korak bližje odkrivanju te uganke uspešno ponoviti ta ključni korak – z uporabo sestavine, ki je običajna pri pripravi kruha in piva – navadnega pivskega kvasa (Saccharomyces cerevisiae). Medtem ko pomaga reševati evolucijske uganke tukaj na Zemlji, ima tudi v razširitvi vpliv na vprašanje biološke evolucije na drugih planetih ali lunah.
Rezultati so bili objavljeni v prejšnji tedenski številkiČasopis Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS).
Kvasovke so mikroskopska oblika gliv; so enocelični, lahko pa postanejo večcelični z tvorbo niza povezanih brstečih celic, kot v plesni. Poskusi so temeljili na tem dejstvu in so bili presenetljivo preprosti, le še niso bili izvedeni, pravi Will Ratcliff, znanstvenik na Univerzi v Minnesoti (UMN) in soavtor članka. 'Mislim, da tega še nihče ni poskusil,' je dejal in dodal: 'Ni veliko znanstvenikov, ki bi izvajali eksperimentalno evolucijo, in poskušajo odgovoriti na vprašanja o evoluciji, ne pa jo poustvariti.'
Sam Scheiner, programski direktor na oddelku za okoljsko biologijo NSF, prav tako dodaja: »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 je večcelični organizmi. Ta študija je prva, ki je eksperimentalno opazovala ta prehod in ponuja pogled na dogodek, ki se je zgodil pred več sto milijoni let.
Menijo, da je bil korak k večcelični kompleksnosti težak, evolucijska ovira, ki bi jo bilo zelo težko premagati. Nova raziskava pa kaže, da navsezadnje morda ni tako težko.
Prvi poskus je trajal le 60 dni, da je dal rezultate. Kvas smo najprej dodali v kulturo, bogato s hranili, nato pa so celice pustili rasti en dan. Nato so jih s centrifugo stratificirali po masi. Grozdi celic kvasovk so pristali na dnu epruvet. Postopek smo nato ponovili, pri čemer smo vzeli celične skupine in jih ponovno dodali svežim kulturam. Po šestdesetih ciklih tega so celične skupine začele izgledati kot sferične snežinke, sestavljene iz več sto celic.
Najpomembnejša ugotovitev je bila, da se celice ne združujejo in se naključno držijo skupaj; grozdi so bili sestavljeni iz celic, ki so bile med seboj genetsko povezane in so ostale vezane po celični delitvi. Ko so grozdi dosegli »kritično maso«, so nekatere celice umrle, proces, znan kot apoptoza, ki omogoča, da se potomci ločijo.
To je potem, preprosto povedano, proces v smeri večceličnega življenja. Kot je opisal Ratcliff, »Groda sama po sebi ni večcelična. Toda ko celice v grozdu sodelujejo, se žrtvujejo za skupno dobro in se prilagajajo spremembam, je to evolucijski prehod v večcelično.
Torej, ko boste naslednjič pekli kruh ali varili svoje pivo, upoštevajte dejstvo, da imajo te majhne celice kvasovk veliko večji pomen kot le uporabno vlogo v vaši kuhinji – pomagajo tudi pri reševanju nekaterih največjih skrivnosti življenja. začela, tako tukaj kot morda še kje.