(Momir Futo/Ruđer Bošković Institut) Das frühe Leben ähnelte möglicherweise weitaus mehr Tieren als wir dachten, legen neue Forschungsergebnisse nahe, die zeigen, dass sich Bakterien wie ein Embryo „entwickeln“ können.
Wenn sich Bakterien zusammenschließen, scheiden sie einen schützenden gemeinsamen Schleim aus und bilden blühende, dicht gepackte Kolonien, sogenannte Biofilme. Zusammen sind diese winzigen Organismen mächtiger.
Innerhalb der Sicherheit des Biofilms ist dies möglich Umweltveränderungen besser standhalten , kommunizieren über große Entfernungen mit Zellen außerhalb ihrer Gemeinschaften , und sogar teilen a eine Art kollektives Gedächtnis – verhält sich im Wesentlichen wie ein vielzelliger Organismus.
Jetzt hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Evolutionsgenetikers Momir Futo vom Ruđer-Bošković-Institut in Kroatien herausgefunden, dass sich auch Biofilme wie ein mehrzelliger Organismus entwickeln.
Die meisten Zellen auf der Erde leben in Form dieser Biofilme. Sie können sein aus mehreren Arten zusammengesetzt , und wir finden zunehmend mehr Möglichkeiten, wie sie sich wie vielzellige Wesen verhalten – einschließlich Arbeitsteilung , programmierter Zelltod , Und Selbsterkenntnis .
Bacillus subtilis Biofilme. (Momir Futo/Ruđer Bošković Institut)
Im Labor untersuchten Futo und das Team stabförmige Bacillus subtilis , das häufig im Boden, bei Kühen und bei uns vorkommt. Die Forscher erstellten einen Zeitplan für die Genexpression im gesamten Biofilm während seiner Entwicklung, von einigen anfänglichen Zellen bis zum Alter von zwei Monaten.
Sie auch verglichen die Produkte der Bakteriengene mit denen anderer in seinem Stammbaum und erstellt einen Zeitplan für ihre evolutionären Beziehungen.
„Überraschenderweise fanden wir heraus, dass evolutionär jüngere Gene zunehmend zu späteren Zeitpunkten des Biofilmwachstums exprimiert wurden.“ erklärt Der Genetiker Tomislav Domazet-Lošo von der Katholischen Universität Kroatien.
Die Reihenfolge der Genexpression während des Biofilmwachstums spiegelt den Zeitpunkt der Evolution dieser Gene wider – genau wie die Genexpression in sich entwickelnden tierischen Embryonen.
Und das ist nicht die einzige Art und Weise, wie die Biofilme die Embryogenese (die Entwicklung eines tierischen Embryos) nachahmten. Die beobachtete schrittweise Organisation der Genexpression lässt sich auch bei Embryonen beobachten, ebenso wie eine starke Zunahme der Kommunikation zwischen Zellen in der Mitte der Entwicklung, die im Biofilm mit wachsenden 3D-Falten zusammenfällt.
„Das bedeutet, dass Bakterien genau wie wir echte vielzellige Organismen sind“, sagte Domazet-Lošo. „Wenn man bedenkt, dass es sich bei den ältesten bekannten Fossilien um bakterielle Biofilme handelt, ist es sehr wahrscheinlich, dass das erste Leben ebenfalls vielzellig war und nicht, wie bisher angenommen, ein einzelliges Lebewesen.“
Der Phylostratigraphie Die von den Forschern verwendete Methode ist relativ neu und es gibt noch einige Fragen hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit. Daher überprüfte das Team ihre Ergebnisse noch einmal mit älteren genetischen Werkzeugen und stellte fest, dass sie ihre Ergebnisse bestätigten.
Das Team weist darauf hin, dass diese Ergebnisse auf Biofilme einer einzigen Art unter Laborbedingungen beschränkt sind. Daher sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, ob die Ergebnisse auch in der natürlichen Umgebung mit Wechselwirkungen zwischen mehreren Arten zutreffen.
Es bleibt auch abzuwarten, ob andere Embryogenesemerkmale – wie lokalisierte Wellen neuer Genexpression – auch in Biofilmen vorhanden sind. Aber die Ähnlichkeiten, die sie beobachtet haben, sind ziemlich auffällig.
Denn Biofilme sind für mehr als verantwortlich 80 Prozent der mikrobiellen Infektionen In unserem Körper würden sie sicherlich auch eine große Rolle bei der Funktionsweise unserer freundlichen Bakterien spielen. Daher könnte das Verständnis, wie sich diese nicht ganz so einzelnen Organismen entwickeln und zusammenarbeiten, bei einer Vielzahl medizinischer Probleme hilfreich sein.
„Es ist unbestreitbar, dass die Zelle die Grundeinheit des Lebens ist; Dies impliziert jedoch nicht ohne weiteres, dass das erste Leben streng einzellig war Forscher kamen zu dem Schluss .
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Molekularbiologie und Evolution .