12.11.2012

Первых многоклеточных «вылепили» физико-механические силы

Эволюция традиционно понимается как перебор множества небольших изменений в организме и выбор самого подходящего к конкретным условиям среды. В любом живом существе постоянно происходят генетические мутации, которые могут приводить к переменам в работе клеток, тканей, органов и т. п. Если это случается к месту, изменение сохраняется в поколениях.

Стюарт Ньюман из Медицинского колледжа Нью-Йорка (США) предложил свою версию эволюции жизни - по крайней мере, в той её части, которая касается развития самых первых многоклеточных организмов. Учёный исходил из того, что тела животных, от эмбриональной стадии до взрослого состояния, используют набор повторяющихся морфологических мотивов, повторяющихся структурных комплексов, которые можно уподобить строительным блокам. Причём эти элементы, если верить ископаемым находкам, впервые появились почти полмиллиарда лет назад. С помощью таких блоков образуются кровеносные сосуды, сегменты тела, экзоскелет или скелет обычный и т. д.

По словам профессора Ньюмана, ему в голову вдруг пришла идея, что эти клеточные блоки похожи на то, как ведут себя вязкоупругие химические субстанции при механическом воздействии. Из этого он делает вывод, что первые многоклеточные столкнулись с силами, с которыми до сих пор жизнь не имела дела, и эти силы буквально слепили из многоклеточных, как из глины, те самые базовые морфологические мотивы. Действительно, даже интуитивно понятно, что чисто механически среда действует на одну-единственную клетку совершенно иначе, чем на многоклеточный организм, пусть даже самый простой.

В будущем остались те многоклеточные, у которых гены позволяли принять ту или иную форму, не противоречившую новой физике. То есть у клеток были гены, предназначенные для внутриклеточных целей, но если они не могли найти общий язык с новой формой, многоклеточность такой клетке не светила. Иными словами, физические силы поставили фильтр, через который одни генетические комплексы прошли, а другие — нет. И здесь важно то, что таких комплексов могло быть довольно много; это объясняет морфологическое разнообразие живых организмов.

В этом случае не было постепенных микроизменений, которые шаг за шагом формировали облик организмов. Физические силы работали с уже имеющимся набором генетических признаков, разделяя их на годные и негодные к многоклеточной жизни. В дальнейшем естественный отбор шёл в направлении всё большей независимости от физики, но при этом структурные кирпичи остались. Эту теорию можно оспаривать, но в её пользу говорит тот факт, что взрыв морфологического разнообразия произошёл между 640 и 540 млн лет назад: именно тогда сформировались все структурные мотивы, и с тех пор ничего нового к ним не прибавилось.

Подробности гипотезы изложены в журнале Science.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА