Evoluce
Vznik mnohobuněčnosti: malý krok pro kvasinku, velký skok pro život

Před více než před 200 miliony let došlo k jedné z nejdůležitějších událostí v evoluci života. Jednobuněční živáčkové se poprvé spojili v mnohobuněčný organismus. Jednoduchý pokus s kvasinkami ukazuje, jak snadno se mohou samostatné buňky "domluvit" na spolupráci.

Mnohobuněčné organismy vznikly během evoluce několikrát nezávisle na sobě. Živočichové, rostliny i různé skupiny hub absolvovaly od jednobuněčných předků trochu jinou cestu. Vznik vyšší úrovně tělesné organizace tedy nebyl ničím mimořádným, buňky spolupracují poměrně ochotně.

William Ratcliff s kolegy z Minnesotské univerzity však nyní v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences demonstroval, že vznik mnohobuněčnosti může být skutečně bleskový. Pouhých sto generací stačilo k tomu, aby se buňky naučily táhnout za jeden provaz.

Je nás víc, nebudeme se bát vlka nic

Vědci pěstovali v živném roztoku jednobuněčné kvasinky Saccharomyces cerevisiae. Vždy po 24 hodinách zkumavkami zatřepali a pro další kolo pokusu vybrali jen ty buňky, které nejrychleji klesly ke dnu. Simulovali tak přírodní výběr tlačící kvasinky k tvorbě shluků, které sedimentují rychleji než samostatné buňky.

Pouhé dva týdny, představující asi sto generací kvasinek, stačily k tomu, aby se ve zkumavkách vytvořily velké shluky buněk. A po dvou měsících u nich biologové pozorovali překvapivě složité formy spolupráce.

Ratcliff s kolegy netvrdí, že mnohobuněčné organismy vznikly působením gravitace coby selekčního tlaku. Zvolili ji jen jako nejjednodušší způsob, jak kvasinky "motivovat" k tvorbě shluků. O hledání příčiny jim nešlo, zajímal je především mechanismus, jímž buňky na selekční tlak zareagují. V reálných podmínkách mohl místo gravitace působit například tlak (tehdy rovněž jednobuněčných) predátorů, před nimiž byly větší shluky buněk v bezpečí.

Já na bráchu, brácha na mě

Rychlý vznik buněčných shluků není nijak překvapivý. Pozoruhodné však je, jak rychle se shluky začaly proměňovat ve skutečně mnohobuněčný organismus, jehož jednotlivé části mezi sebou spolupracují, dělí si povinnosti a dokonce jsou ochotny se i obětovat ve prospěch celku.

Na změnu experimentálních podmínek shluky reagovaly jako celek, ne jako volné společenství samostatných buněk. Dokonce se začaly i společně rozmnožovat - od mateřského shluku se oddělovaly menší skupiny buněk, přičemž k jejich snazšímu oddělení přispěla skutečnost, že některé z buněk uvnitř shluku spáchaly sebevraždu, čímž vytvořily mezeru nutnou k přerušení vazeb mezi buňkami.

Zrychlený záznam oddělování dceřiných shluků buněk, které lze chápat jako primitivní rozmnožování mnohobuněčného organismu.

Kvasinky se množí pučením. Ve shlucích se pupeny neoddělily od rodičovské buňky, zůstaly k ní přichyceny. Celý shluk tak měl společného předka, šlo o geneticky identické klony - stejně jako v případě buněk lidského organismu, které vznikly postupným dělením a diferenciací jediné buňky: oplozeného vajíčka. Sebeobětování má v takových podmínkách logiku, protože jím buňky nepomáhají cizincům, ale svým vlastním genetickým kopiím.