Древние бактерии использовали те же механизмы общения между клетками, что и современные животные

Международная команда биологов из Университета Генриха Хайне в Дюссельдорфе и Тюбингенского университета под руководством профессора Халеда Селима обнаружила, что механизмы клеточной коммуникации, которые считались уникальными для высших животных и человека, работают уже у многоклеточных бактерий. Ученые выяснили, что ключевую роль в этом процессе, как и в наших клетках, играет обмен ионами кальция. Результаты исследования опубликованы в журнале The EMBO Journal.

В организме человека и животных клетки постоянно общаются друг с другом. Для этого у них есть специальные белковые «мостики» между соседними клетками, они позволяют передавать сигналы, координировать сокращение сердца, проводить нервные импульсы и поддерживать слаженную работу тканей. Без такой связи многоклеточная жизнь была бы невозможна. До недавнего времени считалось, что подобные структуры есть только у эукариот, организмов, чьи клетки имеют ядро, то есть у всех животных, растений и грибов.

Однако новое исследование меняет это представление. Ученые из Дюссельдорфа и Тюбингена обратили внимание на цианобактерии, сине-зеленые водоросли, которые живут колониями и образуют нитевидные структуры. Эти бактерии относятся к прокариотам, у них нет ядра, и они появились на Земле более миллиарда лет назад. И тем не менее у них были найдены соединительные каналы, названные септумными соединениями, которые по функции очень похожи на клеточные контакты высших организмов.

Главное открытие заключается в том, что работа этих бактериальных «мостиков» регулируется кальцием, точно так же, как у человека. Авторы работы выделили особый кальций-связывающий белок CSE, который встречается только у многоклеточных цианобактерий.

С помощью сложных методов, включая ядерный магнитный резонанс и криоэлектронную микроскопию, они показали, что этот белок улавливает избыток кальция и влияет на формирование соединительных структур. Когда ген, отвечающий за CSE, отключали, число таких контактов между бактериями резко падало.

Это означает, что базовые принципы клеточной координации, то есть обмен сигналами через специализированные «ворота» и управление этим процессом с помощью кальция, возникли задолго до появления ядерных клеток. Эволюция не изобретала их заново для сложных животных, а лишь усовершенствовала то, что уже работало у древних микроорганизмов.

Таким образом, исследование показывает, что фундаментальные «инструменты» общения между клетками, которые ученые ранее считали признаком высокоразвитой жизни, на самом деле являются эволюционным наследием, доставшимся нам от простейших многоклеточных бактерий. Подобные механизмы существовали уже тогда, когда линии прокариот и эукариот только расходились, а значит, возраст такой коммуникации исчисляется миллиардами лет. Понимание этого помогает не только взглянуть по-новому на историю жизни на Земле, но и глубже осмыслить, насколько древние и универсальные процессы лежат в основе работы нашего собственного организма.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях