สปีชีส์เซลล์เดียวใหม่สร้างกลุ่มของบุคคลหลาย ๆ คนที่เปลี่ยนรูปร่าง
choanoflagellate ไม่มีอะไรมาก แต่สปีชีส์สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่มีขั้นต่ำใหม่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเหล่านี้ ซึ่งเป็นญาติวิวัฒนาการที่ใกล้เคียงที่สุดของสัตว์ ( SN: 7/29/15 ) สามารถให้เบาะแสที่สำคัญต่อคำถามพื้นฐานทางชีววิทยา: เซลล์โดดเดี่ยวรวมตัวกันได้อย่างไรเมื่อนานมาแล้วเพื่อสร้างกลุ่มเซลล์หลายเซลล์ที่มีความสามารถ ของการเคลื่อนย้าย การล่าสัตว์ และการหลบซ่อน?
choanoflagellates ส่วนใหญ่มีชีวิตที่เรียบง่ายและโดดเดี่ยว ดังนั้นเมื่อนักชีววิทยาด้านเซลล์ นิโคล คิง ผู้ตรวจสอบสถาบันการแพทย์ Howard Hughes แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และเพื่อนร่วมงานของเธอค้นพบสิ่งมีชีวิตเหล่านี้หลายร้อยชนิดที่ขังอยู่ด้วยกันในตัวอย่างที่นำมาจากแอ่งน้ำตามแนวชายฝั่งของเกาะคูราเซาในแคริบเบียน น่าประหลาดใจ. เซลล์ก่อตัวเป็นแผ่นเว้า โดยมีแฟลเจลลาคล้ายหางยื่นออกมาจากด้านที่ครอบไว้
สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปทำให้นักวิทยาศาสตร์ตกตะลึง โดยพร้อมเพรียงกัน สิ่งมีชีวิตที่ประกอบเป็นแผ่นพับกลับเป็นรูปร่างคล้ายลูกบอล แฟลกเจลลาตัวเล็กๆ ที่โบกไปมาเหมือนพายเล็กๆ ทำให้สิ่งมีชีวิตว่ายน้ำได้เร็วขึ้นมาก ทีมงานจึงขนานนามว่าChoanoeca flexa สายพันธุ์ใหม่
“มันเป็นพฤติกรรมบ้าๆ บอ ๆ ที่ไม่เหมือนกับสิ่งที่เราเคยได้ยินเกี่ยวกับโคอาโนแฟลเจลเลต” คิงกล่าว “เราแค่ต้องคิดให้ออกว่าพวกเขาดึงมันออกมาได้อย่างไร”
พฤติกรรมโดยรวมนี้เกิดขึ้นจากการกระทำง่ายๆ ของเซลล์ที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแสง King และเพื่อนร่วมงานของเธอรายงานในวารสาร Science 18 ต.ค. นักวิจัยแนะนำว่าสายพันธุ์ใหม่นี้สามารถให้เบาะแสว่าขั้นตอนสำคัญในการวิวัฒนาการของสัตว์เกิดขึ้นได้อย่างไร “นอกจากนี้ มันเป็นเพียงปรากฏการณ์ที่เจ๋งจริงๆ” คิงกล่าว
William Ratcliff นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่ Georgia Tech ในแอตแลนตา ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้เห็นด้วย แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะย้อนเวลากลับไปเพื่อสังเกตว่าบรรพบุรุษร่วมกันของสัตว์และ choanoflagellates พัฒนาไปสู่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างไร เขากล่าว “การศึกษานี้ทำลายการกระโดดครั้งใหญ่นี้และแสดงให้เห็นว่าเซลล์เดี่ยวสามารถปรับตัวและกลายเป็นความซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างไรในเซลล์หลายเซลล์ ระดับ.”
เพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนของC. flexaทีมของ King ได้นำสิ่งมีชีวิตเหล่านี้กลับไปที่ห้องแล็บ แต่ละคนมีลักษณะเป็นทรงกลมเรียบ จากปลายด้านหนึ่ง ส่วนที่ยื่นออกมาเล็กๆ คล้ายหนวดเคราจำนวนมากจะก่อตัวเป็นปลอกคอที่เน้นด้วยแฟลเจลลัมเดี่ยวที่ยาวกว่าซึ่งยื่นออกไปนอกปกเสื้อ
choanoflagellates แต่ละตัวรวมกันโดยการสัมผัสปลอกคอเหล่านี้ ในรูปแบบเว้า แฟลกเจลลาทั้งหมดชี้เข้าด้านใน “ซึ่งช่วยในการกินแบคทีเรีย” คิงกล่าว เมื่อสิ่งมีชีวิตพลิกกลับเป็นทรงกลมมากขึ้น แฟลกเจลลาทั้งหมดจะชี้ออกไปด้านนอก กลายเป็นไม้พายเล็กๆ นับร้อยที่ช่วยในการว่ายน้ำ
สิ่งที่ทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลงของ C. flexaยังคงเป็นปริศนา จนกระทั่งนักวิจัยสังเกตเห็นว่าการพลิกกลับหยุดลงเมื่อสิ่งมีชีวิตสัมผัสกับแสงจากกล้องจุลทรรศน์เป็นเวลานานเกินไป คิงพยายามปิดไฟโดยไม่ได้ตั้งใจแล้วเปิดใหม่ ในความมืดC. flexaกลับหัวกลับหางเป็นลูกบอล “แล้วเราก็ทำอีก ทำอีก ทำอีก ซ้ำแล้วซ้ำเล่า และทุกครั้งที่เราเปลี่ยนแสง พวกมันก็จะพลิกกลับ”
นักวิจัยยังไม่ได้ระบุกลไกทั้งหมด
แต่พวกเขาได้ยืนยันว่าโปรตีนที่ไวต่อแสงที่เรียกว่า rhodopsin มีบทบาท และพฤติกรรมโดยรวมไม่ได้เป็นผลมาจากการสื่อสารที่ซับซ้อนระหว่างเซลล์ ค่อนข้างจะเกิดจากการรัดหรือคลายส่วนปลายของปลอกคอของโชอาโนฟลาเจลเลต ในโหมดชีต ปลอกคอของทุกเซลล์จะแน่นขึ้น โดยดึงเซลล์ให้มีรูปร่างที่หุ้มป้องเล็กน้อย เมื่อแสงเปลี่ยน คอปกของแต่ละเซลล์จะกว้างขึ้น ส่งผลให้แผ่นงานกลับด้านเป็นทรงกลม
การเปลี่ยนแปลงในโชอาโนแฟลเจลเลตเดี่ยวนี้ไม่ได้มีผลมาก Ratcliff กล่าว แต่เมื่อรวมกันแล้ว การกระทำที่เรียบง่ายของแต่ละคนก็รวมกันเป็นการสร้างพฤติกรรมใหม่ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นการว่ายน้ำหรือการกินอาหาร “นี่เป็นตัวอย่างที่สวยงามว่ากลุ่มเซลล์ธรรมดาๆ ได้รับลักษณะหลายเซลล์เหล่านี้ได้อย่างไร” เขากล่าว
คิงไม่แน่ใจว่าเหตุใดการเปลี่ยนแปลงของแสงจึงกระตุ้นการตอบสนองนี้ แต่เธอตั้งข้อสังเกตว่าผลที่ตามมาของการว่ายน้ำเร็วขึ้นในความมืดและอยู่ในที่สว่างคือC. flexaมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปยังบริเวณที่มีแสงสว่างเพียงพอซึ่งอาจมีอาหารมากกว่า แต่ละเซลล์ไม่สามารถว่ายน้ำเข้าหาแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ กลุ่มของC. flexaสามารถ
King กล่าว ความสำคัญของการเปลี่ยนรูปร่างประเภทนี้ขยายไปไกลกว่า choanoflagellates องค์ประกอบสำคัญของการพัฒนาสัตว์เกี่ยวข้องกับการพับเนื้อเยื่อในขณะที่ตัวอ่อนพัฒนา “การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าเครื่องจักรพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการพับแบบนี้มีมาแต่กำเนิดของสัตว์” เธอกล่าวสล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่มีขั้นต่ำ
