С мира по гену

Каковы бы ни были успехи современной палеонтологии, вряд ли нам удастся узнать когда-нибудь то, каким комплексом генов обладали вендобионты, но предположить кое-что можно.

Важнейшие белки, необходимые для сборки самых сложно устроенных многоклеточных животных, вплоть до человека, а также гены, отвечающие за их синтез, возникли у древних одноклеточных существ. Это установили молекулярные биологи из Института эволюционной биологии и Каталонского института инновационных исследований в Барселоне под руководством Иньяки Руиса-Трийо, изучающие воротничковых жгутиконосцев, ихтиоспори-дий, филастерий и некоторых других одноклеточных опи-стоконтов. «У наших далеких одноклеточных родственников, — рассказывает Руис-Трийо, — обнаружены белки, которые у многоклеточных животных играют важнейшую роль в развитии зародыша, формировании и росте клеточных тканей, отмирании клеток. Такие белки особенно активно вырабатываются при образовании колоний, для чего требуется синхронизация процессов в отдельных клетках». Поскольку у всех нас около миллиарда лет назад были общие предки, изучение этих простейших помогает понять, как и зачем появился генный комплекс, превращающий нас в многоклеточных.

Комплекс ключевых генов многоклеточных животных, стимулирующих и подавляющих транскрипцию, то есть считывание информации с ДНК, а также гены, производящие сигнальные вещества (нейропетиды), есть у воротничковых жгутиконосцев, апусозой, ихтиоспоридий и филастерий. За исключением апусозой все эти организмы являются одноклеточными заднежгутиковыми, способными образовывать колонии. Молекулярные биологи помещают их в основание древа многоклеточных животных. Апусозои, возможно, представляют собой потомков исходной для всех «заднежгутиковых» группы и занимают промежуточное положение между этими организмами и амебозоями (слизевиками), у которых кое-что из генного комплекса многоклеточных животных уже было. Получается, генетический аппарат многоклеточных животных совершенствовался независимо от апусозой и, вероятно, задолго до их возникновения.

^{Современная колония ихтиоспоридия Sphaeroforma arctica (диаметр отдельных клеток до 10 микронов). Институт эволюционной биологии, Барселона (предоставлено Иньяки Руисом-Трийо)}

Так что к концу эдиакарского периода все необходимое многоклеточным животным на молекулярном уровне уже сложилось. По дну эдиакарского моря ползал некто, оставлявший два параллельных ряда ямок или царапин, и, так как между этими рядами отсутствует след волочения тела, можно предполагать, что по осадку двигался организм с конечностями. Чтобы получить из условного слизевика — подвижного скопления амеб, действующего по единой программе, — настоящий многоклеточный организм, следовало генетические механизмы, включающиеся на стадии образования плодового тела, «заставить» работать на стадии питания и движения. Такое совмещение двух жизненных стадий положило бы начало сборке в единое целое генома многоклеточного животного на основе сохранения генетических регуляторов, имеющихся в клетках разного типа. У одноклеточных заднежгути-ковых и слизевиков эти регуляторы включается как раз во время образования колоний. С этого и начался каскад генных преобразований, ведущий к развитию многоклеточности. И если животные — это возможные потомки организма, напоминающего мигрирующего слизевика, то грибы — потомки того же организма, но на его плодовой стадии.

В общем, можно сказать, что эволюция многоклеточных животных началась полтора миллиарда лет назад, когда по дну океана поползли грибы…