Podział komórkowy podobny do podziału zarodka zwierzęcego został znaleziony w prehistorycznym organizmie jednokomórkowym. Odkrycie to sugeruje, że rozwój embrionalny mógł istnieć przed ewolucją zwierząt.
Chromosphaera perkinsii to gatunek jednokomórkowy odkryty w 2017 roku w osadach morskich wokół Hawajów. Pierwsze oznaki jego obecności na Ziemi datowane są na ponad miliard lat, na długo przed pojawieniem się pierwszych zwierząt. Zespół z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) zaobserwował, że gatunek ten tworzy wielokomórkowe struktury, które wykazują uderzające podobieństwo do zarodków zwierzęcych. Obserwacje te sugerują, że programy genetyczne odpowiedzialne za rozwój embrionalny istniały już przed pojawieniem się życia zwierzęcego lub że C. perkinsii ewoluował niezależnie, aby rozwinąć podobne procesy. Natura posiadała zatem narzędzia genetyczne do "tworzenia jaj" na długo przed "wynalezieniem kurczaków". Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.
Pierwsze formy życia, które pojawiły się na Ziemi, były jednokomórkowe, tj. składały się z pojedynczej komórki, takie jak drożdże lub bakterie. Później wyewoluowały zwierzęta - organizmy wielokomórkowe - rozwijające się z pojedynczej komórki, komórki jajowej, tworząc złożone istoty. Rozwój embrionalny przebiega według precyzyjnych etapów, które są niezwykle podobne u różnych gatunków zwierząt i mogą pochodzić z okresu znacznie poprzedzającego pojawienie się zwierząt. Jednak przejście od gatunków jednokomórkowych do organizmów wielokomórkowych jest nadal bardzo słabo poznane.
Niedawno mianowany adiunktem w Katedrze Biochemii na Wydziale Nauk Ścisłych Uniwersytetu Genewskiego, a wcześniej badaczem SNSF Ambizione w EPFL, Omaya Dudin i jego zespół skupili się na Chromosphaera perkinsii, lub C. perkinsii, przodku gatunku protistów. Ten jednokomórkowy organizm oddzielił się od linii ewolucyjnej zwierząt ponad miliard lat temu, oferując cenny wgląd w mechanizmy, które mogły doprowadzić do przejścia do wielokomórkowości.
Obserwując C. perkinsii, naukowcy odkryli, że komórki te, po osiągnięciu maksymalnego rozmiaru, dzielą się bez dalszego wzrostu, tworząc wielokomórkowe kolonie przypominające wczesne etapy rozwoju embrionalnego zwierząt. Co niespotykane, kolonie te utrzymują się przez około jedną trzecią cyklu życia i składają się z co najmniej dwóch różnych typów komórek, co jest zaskakującym zjawiskiem dla tego typu organizmów.
"Chociaż C. perkinsii jest gatunkiem jednokomórkowym, zachowanie to pokazuje, że wielokomórkowa koordynacja i procesy różnicowania są już obecne u tego gatunku, na długo przed pojawieniem się pierwszych zwierząt na Ziemi", wyjaśnia Omaya Dudin, który kierował tymi badaniami.
Co jeszcze bardziej zaskakujące, sposób, w jaki te komórki się dzielą, i trójwymiarowa struktura, którą przyjmują, uderzająco przypominają wczesne stadia rozwoju embrionalnego u zwierząt. We współpracy z dr Johnem Burnsem (Bigelow Laboratory for Ocean Sciences) analiza aktywności genetycznej w tych koloniach ujawniła intrygujące podobieństwa do tej obserwowanej w zarodkach zwierzęcych, co sugeruje, że programy genetyczne regulujące złożony rozwój wielokomórkowy były już obecne ponad miliard lat temu.
Marine Olivetta, technik laboratoryjny w Katedrze Biochemii na Wydziale Nauk Ścisłych Uniwersytetu Genewskiego i pierwsza autorka badania, wyjaśnia: „To fascynujące, gatunek odkryty bardzo niedawno pozwala nam cofnąć się w czasie o ponad miliard lat”. W rzeczywistości badanie pokazuje, że albo zasada rozwoju embrionalnego istniała przed zwierzętami, albo mechanizmy rozwoju wielokomórkowego ewoluowały osobno u C. perkinsii.
To odkrycie może również rzucić nowe światło na długotrwałą debatę naukową dotyczącą 600-milionowych skamieniałości, które przypominają zarodki, i może zakwestionować pewne tradycyjne koncepcje wielokomórkowości.
