Rani život možda je bio mnogo sličniji životinjama nego što smo mislili, sugerira novo istraživanje koje pokazuje kako se bakterije mogu 'razviti' poput embrija.
Kad se bakterije udruže, iz njih iscuri zaštitni zajednički dom sluzi koji stvara napredne, gusto nabijene kolonije poznate kao biofilmovi. Ti su sitni organizmi zajedno moćniji.
Unutar sigurnosti biofilma, oni mogu bolje podnijeti promjene okoliša, dugoročno komunicirati sa stanicama izvan svojih zajednica, pa čak i dijeliti svojevrsno kolektivno sjećanje - u biti ponašajući se kao jedan višestanični organizam.
Sada je međunarodni tim istraživača, predvođen evolucijskim genetičarom Momirom Futom s Instituta Ruđer Bošković, otkrio kako se biofilmovi također razvijaju poput višestaničnog organizma.
Većina stanica na Zemlji živi u obliku tih biofilmova. Mogu se sastojati od više vrsta, a mi pronalazimo sve više načina na koji se ponašaju poput višestaničnih bića - uključujući podjelu rada, programiranu staničnu smrt i samoprepoznavanje.
Bacillus subtilis biofilm. (Momir Futo/Institut Ruđer Bošković )
U laboratoriju su Futo i tim istraživali štapićasti Bacillus subtilis, koji se obično nalazi u tlu, kravama i nama. Istraživači su uspostavili vremensku liniju ekspresije gena u cijelom biofilmu kako se razvijao, od nekoliko početnih stanica do dva mjeseca starosti.
Također su uspoređivali proizvode gena bakterija s onima iz ostalih u njezinom obiteljskom stablu, iscrtavajući vremensku liniju za njihove evolucijske odnose.
"Iznenađujuće smo otkrili kako su se evolucijski mlađi geni sve više izražavali prema kasnijim vremenskim točkama rasta biofilma", objasnio je genetičar Tomislav Domazet-Lošo s Hrvatskog katoličkog sveučilišta.
Redoslijed ekspresije gena tijekom rasta biofilma odražava vrijeme razvoja ovih gena - baš kao i izrazi gena u razvoju životinjskih embrija.
I to nije jedini način na koji su biofilmovi oponašali embriogenezu (razvoj životinjskog embrija). Koračna organizacija uočene ekspresije gena također se pronalazi kod embrija, kao i veliko povećanje komunikacije između stanica tijekom sredine razvoja, što se u biofilmu poklapa s rastućim 3D borama.
Bacillus growth mirrors embryonic development, Credit: Dr Momir Futo, IRB from Institut Ruđer Bošković on Vimeo.
"To znači kako su bakterije istinski višestanični organizmi baš kao i mi", rekao je Domazet-Lošo. "Uzimajući u obzir kako su najstariji poznati fosili bakterijski biofilmovi, sasvim je vjerojatno kako je i prvi život bio višestanični, a ne jednostanično biće kao što se do sada smatralo."
Filostratigrafska metoda koju su istraživači koristili relativno je nova i još uvijek ima pitanja oko pouzdanosti, pa je tim dvaput provjerio svoje rezultate koristeći starije genetske alate i utvrdio kako podržavaju njihova otkrića.
Tim upozorava kako su ovi rezultati ograničeni na biofilmove jedne vrste u laboratorijskim uvjetima, pa je potrebno više istraživanja kako bi se utvrdilo vrijede li nalazi i u prirodnom okolišu s interakcijama više vrsta.
Također ostaje vidjeti jesu li i druge značajke embriogeneze - poput lokaliziranih valova ekspresije novih gena - također prisutne u biofilmovima. Ali sličnosti koje su uočili prilično su zapanjujuće.
Kako su biofilmovi odgovorni za više od 80 posto mikrobnih infekcija u našim tijelima, oni zasigurno igrali veliku ulogu i u funkcioniranju naših prijateljskih bakterija, pa bi razumijevanje kako se ti, ne tako pojedinačni organizmi, razvijaju i surađuju moglo pomoći u bezbroj medicinskih problema.
"Nesporno je da je stanica osnovna jedinica života; međutim, to ne znači da je prvi život bio strogo jednostanični", zaključili su istraživači.
IZVOR: Molecular Biology and Evolution, ScienceAlert