Et av de store gåtene i vitenskapen har vært utviklingen av encellede organismer til det utrolig store mangfoldet av flora og fauna som vi ser i dag. Hvordan gjorde Jorden overgangen fra en opprinnelig livløs bergkule til en befolket bare av encellede organismer til en verden som vrimler av mer sammensatt liv?
Slik forskere forstår det, begynte encellede organismer først å utvikle seg til mer komplekse former for mer enn 500 millioner år siden, da de begynte å danne flercellede klynger. Det som ikke blir forstått er bare hvordan den prosessen skjedde. Men nå er biologer et skritt nærmere å finne ut av dette puslespillet, ved å lykkes med å kopiere dette viktige trinnet - ved å bruke en ingrediens som er vanlig i fremstilling av brød og øl - vanlig bryggergjær (Saccharomyces cerevisiae). Mens den hjelper til med å løse evolusjonære gåter her på jorden, har det også i forlengelse betydning for spørsmålet om biologisk evolusjon på andre planeter eller måner også.
Resultatene ble publisert i forrige ukes utgave av Journal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Gjær er en mikroskopisk soppform; de er uni-cellulære, men kan bli flercellede gjennom dannelsen av en streng med tilkoblede spirende celler, som i muggsopp. Eksperimentene var basert på dette faktum, og var overraskende enkle, de hadde bare ikke blitt gjort før, ifølge Will Ratcliff, en forsker ved University of Minnesota (UMN) og en medforfatter av papiret. "Jeg tror ikke noen noen gang hadde prøvd det før," sa han og la til: "Det er ikke mange forskere som gjør eksperimentell evolusjon, og de prøver å svare på spørsmål om evolusjon, ikke gjenskape den."
Sam Scheiner, programleder i NSFs divisjon for miljøbiologi, legger også til: "For å forstå hvorfor verden er full av planter og dyr, inkludert mennesker, trenger vi å vite hvordan encellede organismer gjorde overgangen til å leve som en gruppe, som flercellede organismer. Denne studien er den første som eksperimentelt observerte den overgangen, og ga en titt på en hendelse som fant sted for hundrevis av millioner år siden. "
Man har trodd at trinnet mot multicellulær kompleksitet var vanskelig, et evolusjonshinder som ville være veldig vanskelig å overvinne. Den nye forskningen antyder imidlertid at det tross alt ikke er så vanskelig.
Det tok det første eksperimentet bare 60 dager å gi resultater. Gjæren ble først tilsatt en næringsrik kultur, deretter fikk cellene vokse i en dag. De ble deretter lagdelt etter vekt ved bruk av en sentrifuge. Klynger av gjærceller landet på bunnen av prøverørene. Prosessen ble deretter gjentatt, tatt celleklyngene og lagt dem til friske kulturer på nytt. Etter seksti sykluser av dette begynte celleklyngene å se ut som sfæriske snøfnugg, sammensatt av hundrevis av celler.
Det viktigste funnet var at cellene ikke bare klistret seg sammen og klistret sammen tilfeldig; klyngene var sammensatt av celler som var genetisk relatert til hverandre og forble tilknyttet etter celledeling. Når klyngene nådde "kritisk masse", døde noen celler, en prosess kjent som apoptose, som lar avkommet skille seg fra hverandre.
Dette er ganske enkelt sagt prosessen mot flercellete liv. Som beskrevet av Ratcliff, "En klynge alene er ikke multicellular. Men når celler i en klynge samarbeider, ofrer for felleskapets beste og tilpasser seg endring, er det en evolusjonær overgang til multicellularitet. "
Så neste gang du baker brød eller brygger ditt eget øl, bør du vurdere det faktum at de lite små gjærcellene har mye mer betydning enn bare en nyttig rolle på kjøkkenet ditt - de er også med på å løse noen av de største mysteriene om hvordan livet startet, både her og kanskje andre steder.
