Авраам Линкольн однажды заметил: «Если ты поймал слона за задние ноги, а он пытается убежать, лучше его отпустить». Эта фраза, полная житейской мудрости, неожиданно перекликается с историей одного микроскопического организма, который, столкнувшись с трудностями, не отпускает, а, наоборот, хватается за возможность эволюционного рывка. Речь о Dictyostelium discoideum — амебовидном слизевике, чьи клетки, казалось бы, обречённые на одиночество, в критический момент объединяются в многоклеточную структуру, бросая вызов нашим представлениям о границах индивидуальности.

Слизевик, который научился строить ткани

Dictyostelium discoideum — обычный одноклеточный организм, который большую часть жизни проводит в почве, питаясь бактериями. Но когда еды становится мало, его поведение резко меняется: множество отдельных клеток сползаются вместе и формируют единое многоклеточное тело. Этот процесс не нов для науки, однако до недавнего времени детали того, как именно слизевик создаёт тканеподобные структуры, оставались загадкой.

Образовавшийся организм напоминает крошечный гриб на тонкой ножке. В верхней части этого «стебелька» созревают споры, которые затем отправляются на поиски более благоприятных условий. Сама же ножка формируется из особой группы клеток, способных к построению плодового тела. Именно их молекулярное устройство долгое время не давало покоя исследователям.

Белки, которые всё меняют

Прорыв совершила группа учёных из Стэнфордского университета под руководством Дэниела Дикенсона. В ходе экспериментов они обнаружили в клетках слизевика два белка, по структуре напоминающих катенины — поляризационные компоненты, знакомые по клеткам животных. Поляризация клеток, то есть появление у них «верха» и «низа» или «переда» и «задней части», — фундаментальный процесс в развитии любого органа и ткани. Без него невозможно представить формирование сложных организмов.

Дикенсон и его коллеги заметили, что у клеток верхней части плодовой ножки некоторые органеллы располагаются на одном краю. Такая асимметрия поразительно напоминает строение эпителиальной ткани у некоторых животных. Чтобы проверить, насколько важны найденные белки, исследователи «выключили» два из них — Aardvark и Dd-катенин. Результат оказался однозначным: Dictyostelium discoideum полностью утратил способность формировать плодовое тело, пригодное для воспроизводства спор. Более того, у клеток ножки исчезли все признаки поляризации.

Дальнейший анализ показал, что эти белки отвечают за выделение целлюлозы и других транспортных веществ. Именно на этой способности держалось построение спороносной ножки. Без Aardvark и Dd-катенина клетки теряли «чувство направления» и не могли скоординироваться в единую структуру.

Инструментарий, созданный заранее

Открытие стэнфордских учёных подтверждает любопытную гипотезу о возникновении многоклеточности. Её суть в том, что весь молекулярный инструментарий для эволюционного прыжка был создан задолго до того, как им воспользовались. Иными словами, одноклеточные организмы уже обладали необходимыми белками и механизмами, а для появления многоклеточных существ оставалось лишь применить имеющиеся средства в новой ситуации.

Dictyostelium discoideum демонстрирует этот принцип в действии. Его клетки, столкнувшись с голодом, не просто слипаются в комок, а выстраивают сложную архитектуру с разделением труда — совсем как клетки настоящих тканей. И ключ к этой архитектуре лежит в белках, которые, как выяснилось, работают почти так же, как у животных. Эволюция, похоже, не изобретала многоклеточность с нуля, а собирала её из уже готовых деталей.

История слизевика заставляет задуматься: быть может, и другие, более сложные формы жизни возникли благодаря тому, что природа заранее запаслась нужными компонентами. А пока Dictyostelium discoideum остаётся живым напоминанием о том, что даже самый простой организм способен на удивительные превращения, когда обстоятельства прижимают его к стенке.