Eencellige algen vormen in de nabijheid van een ‘roofdier’, een protozoa, mooie meercellige systeempjes, die ze beschermen tegen de protozoa (afb: Jack Boswell)
De sprong van eencellig leven naar meercellige organismen zou wel eens simpelweg door toedoen van een gen (ACE2) kunnen zijn gemaakt, zo betoogde de Amerikaanse evolutiebioloog William Ratcliff onlangs op een astrobiologiecongres in Chicago (VS). Dat zou betekenen dat die geweldige sprong in complexiteit evolutionair niet zo bijzonder lastige stap zou (kunnen) zijn geweest. Dat zit nog, want die celklontering kent geen arbeidsverdeling, zoals in echte meercellige organismen.Ergens in de ontwikkeling van leven zijn eencelligen eens gezellig bij elkaar gaan zitten en hebben zich aaneengesloten tot meercellige organismen. Dat moet zo’n 2,1 miljard jaar geleden gebeurd zijn. Dat zou onafhankelijk van elkaar op zijn minst twintig keer zijn voorgekomen. Uiteindelijk ontwikkelden die simpele meercellige organismen zich tot de ingewikkelde die we nu kennen in de van vorm honden en mensen.
De afgelopen 200 miljoen jaar zou dat niet zijn gebeurd en niets is zo lastig te bestuderen als een ver verleden. In 2011 zagen de evolutiebiologen Ratcliff en Michael Travisano dat gistcellen zich groepeerden tot een meercellige ‘sneeuwvlok‘. Daar was enige manipulatie voor nodig. Ze isoleerden de snelst ontwikkelden gistcellen als startpunt voor een nieuwe kweek en herhaalden dat. Plukken cellen ontwikkelen zich sneller dan afzonderlijke. De gistcellen leken een samenwerking te zijn aangegaan en bleven ook na celdeling samenklonteren.
Hun nieuwste onderzoek leerde hen dat die overgang van een- naar meercellig bleek de ‘schuld’ van slechts een gen, het al genoemde ACE2-gen. Dat gen regelt de scheiding van moeder- en dochtercel. Die sneeuwvlok groeit taksgewijs, als een boom, latere mutaties beperkten zich tot enkele takken. Als de sneeuwvlok te groot wordt en zich deelt, dan beginnen die mutanten voor zichzelf. Zo wordt de nieuwe mutatie in het evolutionaire strijdperk geworpen. “Een enkele mutatie vormt groepen die in staat zijn tot een evolutie op meercellig niveau”, zegt Ratcliff, die tegenwoordig werkzaam is aan het technologisch instituut van Georgia in Atlanta.
Eerder in zijn onderzoeksleven had Ratcliff al een soortgelijke truc uitgehaald bij eencellige algen (Chlamydomonas), door (weer) te selecteren op ontwikkelingssnelheid. De algencellen klonterden samen in onduidelijke vormen. Nu is die proef herhaald door Matt Herron van de universiteit van Montana met de toevoeging van een ‘roofdier’. Dat roofdier is een eencellige protozoa, die algen verslindt, maar niks kan met meercellige algenorganismen. Bij twee van zijn vijf kweeklijnen werden binnen 6 maanden (= 600 algengeneraties) ontstonden meercellige systeempjes. Deze keer waren de algen niet ordeloos bij elkaar gaan zitten, maar vormden mooie, ronde groepjes van vier, acht of 16 cellen, waar de protozoa zijn/haar tanden stuk op beet (bij wijze van spreken). “Mogelijk dat we in deze proef een van de eerste stappen in de evolutie hebben kunnen zien”, zegt Herron, die zijn verhaal ook op het astrobiologische congres hield. Overigens betekent dat nog niet dat hier meercellige organismen zijn gevormd, want die kennen een soort arbeidsverdeling, maar het lijkt een stap bij de reconstructie van het ontstaan van levende systemen.
Bron: New Scientist