ScienceDaily (17 de janeiro de 2012) - Mais de 500 milhões de anos atrás, organismos unicelulares na superfície da Terra começou a formar aglomerados multicelulares que finalmente tornou-se plantas e animais. Apenas como isso aconteceu é uma pergunta que iludiu os biólogos evolucionários.
Mas os cientistas da Universidade de Minnesota Faculdade de Ciências Biológicas têm replicado que passo fundamental no laboratório por meio da seleção natural e levedura de cerveja comum, que são organismos unicelulares.
A levedura "evoluiu" em clusters multicelulares que trabalhar juntos cooperativamente, reproduzir e adaptar ao seu ambiente - em essência, os precursores para a vida na Terra como ela é hoje.
A sua realização é publicado nas 16 edição de janeiro de Proceedings of the National Academy of Sciences.
Tudo começou há dois anos com um comentário casual durante um café que colmatar o fosso famoso multi-celularidade seria "apenas sobre a coisa mais legal que poderíamos fazer," recall pesquisador pós-doutorado Will Ratcliff e professor adjunto Michael Travisano, ambos do Departamento de Ecologia, Evolução e Comportamento.
Então eles decidiram dar uma chance. Então veio a grande surpresa. Ele não era realmente tão difícil. Utilizando células de levedura, meios de cultura e uma centrífuga, só levou um experimento conduzido durante aproximadamente 60 dias, diz Travisano, que é autor sênior no papel de PNAS.
"Eu não acho que ninguém nunca tinha tentado antes", diz o principal autor Ratcliff. "Não há muitos cientistas fazendo evolução experimental, e eles estão tentando responder a perguntas sobre a evolução, não recriá-lo."
Apesar de sua modéstia, a realização ganhou elogios e admiração de biólogos evolutivos de todo o mundo.
"Para entender por que o mundo está cheio de plantas e animais, incluindo seres humanos, precisamos saber como organismos unicelulares fez a mudança para viver como um grupo, como organismos multicelulares", disse Sam Scheiner, diretor de programa da National Science Foundation (NSF) da Divisão de Biologia Ambiental.
"Este estudo é o primeiro a observar experimentalmente que a transição, dando uma olhada em um evento que teve lugar centenas de milhões de anos atrás."
Financiamento da pesquisa foi obtido em fevereiro de 2011, com co-autores R. Ford Denison e Borrello Mark, professores adjuntos e associados, respectivamente, no Departamento de Ecologia, Evolução e Comportamento.
Ratcliff e Travisano deu à comunidade científica um vislumbre de sua descoberta em uma conferência no verão passado e, posteriormente, foi convidado para falar sobre isso em outras reuniões.
O artigo PNAS representa a primeira vez detalhes sobre a pesquisa foram divulgados. "O artigo fornece-nos com a primeira oportunidade de mostrar a amplitude de mudança evolutiva que temos observado", diz Travisano.
Em essência, aqui está como as experiências trabalhadas. Os dois escolheram a levedura de cerveja ou Saccharomyces cerevisiae , uma espécie de levedura usada desde os tempos antigos para fazer pão e cerveja, pois é abundante na natureza e cresce com facilidade.
Eles acrescentaram que para uma mídia rica em nutrientes, cultura e permitiu que as células a crescer para um dia em tubos de ensaio. Então, eles usaram uma centrífuga para estratificar o conteúdo em peso.
Como a mistura resolvido, grupos de células aterrou no fundo dos tubos mais rápido porque eles são mais pesados. Eles removeram os clusters, transferiu-os para novas mídias, e cresceu-los novamente. Sessenta ciclos mais tarde, os clusters - agora centenas de células - parecia mais ou menos como flocos de neve esférica.
A análise mostrou que os grupos não eram apenas grupos de células aleatórias que aderiram ao outro, mas as células relacionadas com a divisão celular que permaneceu ligado seguinte. Isso foi importante porque significava que elas eram geneticamente semelhantes, que promove a cooperação.
Quando os cachos atingissem um tamanho crítico, algumas células, essencialmente, cometeu suicídio (apoptose) para permitir que descendentes de separar. Os filhotes reproduzidos somente depois que eles alcançaram o tamanho de seus pais.
"Um cluster por si só não é multiellular", Ratcliff disse. "Mas quando as células em um cluster de cooperar, fazer sacrifícios para o bem comum, e se adaptar às mudanças, isso é uma transição evolutiva para a multicelularidade."
Para que organismos multicelulares a se formar, a maioria das células necessidade de sacrificar a sua capacidade de reproduzir, uma ação altruísta que favorece o todo, mas não o indivíduo, Ratcliff disse. Por exemplo, todas as células no corpo humano são essencialmente um sistema de apoio que permite que espermatozóides e óvulos para passar DNA junto à próxima geração.
Assim, multicelularidade é por natureza extremamente cooperativa. "Alguns dos melhores competidores na natureza são aqueles que se envolvem em cooperação, e nossa experiência demonstra isso muito bem", disse Travisano.
Os biólogos evolucionários têm estimado que a multicelularidade evoluiu de forma independente em cerca de 25 grupos. Travisano e Ratcliff perguntam por que não evoluem mais frequentemente na natureza, uma vez que não é tão difícil para recriá-lo em um laboratório. Considerando que trilhões de organismos unicelulares viveram na Terra há milhões de anos, parece que deveria ter, Ratcliff disse.
Talvez essa seja uma pergunta que vai responder no futuro, usando o registro fóssil de milhares de gerações de seus cachos multicelulares, que é armazenado em um freezer no laboratório de Travisano.
Uma vez que as amostras congeladas conter várias linhas que se tornou independente multicelulares, podem compará-los para saber se mecanismos semelhantes ou diferentes genes e foram responsáveis, em cada caso, Travisano disse.
Próximos passos da dupla de pesquisa será a olhar para o papel de multicelularidade em câncer, envelhecimento e outras áreas críticas da biologia.
"Nossa levedura multicelulares são um recurso valioso para a investigação de uma grande variedade de tópicos médicos e biologicamente importante", disse Travisano.
"O câncer foi recentemente descrito como um fóssil desde a origem da multicelularidade, que pode ser investigado diretamente com o sistema de levedura.
Da mesma forma as origens do envelhecimento, o desenvolvimento e a evolução de morfologias complexas são abertos à investigação experimental direta que seriam difíceis ou impossível. "
Fonte história:
A história acima é reproduzida a partir de materiais fornecidos pela Universidade de Minnesota .
Nota: Os materiais podem ser editadas para o conteúdo e extensão. Para mais informações, entre em contato com a fonte citada acima.
Jornal de referência :
. William C. Ratcliff, R. Denison Ford, Mark Borrello, e Michael Travisano evolução Experimental da multicelularidade . Proceedings of the National Academy of Sciences , janeiro 17, 2012 DOI: 10.1073/pnas.1115323109
University of Minnesota (2012, 17 de janeiro). Biólogos replicar passo evolutivo chave. ScienceDaily . Retirado 18 janeiro de 2012.
Nenhum comentário:
Postar um comentário