предлагаю всем немедленно подписаться на новый канал неподражаемого и. кузина

#новость_дня #рецензия_на_статью

Рубрика "Новость дня" основана на почтовых рассылках ScienceAdvisor и Nature Briefing. Так как Science и Nature не рассылают новости по выходным, то я расскажу о новостях пятницы. Рассказ разросся, так что теперь он подпадает и под рубрику "Рецензия на статью".

Почему не бывает истинно многоклеточных прокариот? Часть 1

Nature и Science одновременно отмечают в новостной рассылке орангутана, который залечил рану, залепив её разжеванным лекарственным растением. Вам хотелось бы узнать, почему в биомедицинских исследованиях не стоит отказываться от подразделения людей (всего) на два пола. Я же эгоистично выбираю новость, основанную на статье Bingham, E. P., & Ratcliff, W. C. (2024). A nonadaptive explanation for macroevolutionary patterns in the evolution of complex multicellularity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(7), e2319840121.

Многоклеточность возникала более 50 раз, впервые - не менее 3 млрд. лет назад, у цианобактерий. Однако сложная/истинная (complex) многоклеточность (крупные, долгоживущие организмы из множества клеточных типов) возникла только пять раз, и только среди эукариот. В результате этих переходов появились животные, растения, грибы, бурые водоросли и красные водоросли. Традиционно наличие сложной многоклеточности только у эукариот объясняют особенностями эукариотических клеток, дающими преимущество на этапе перехода к многоклеточности. В свое время я именно под таким углом зрения формулировал задачу для Турнира юных биологов. В статье же приведено объяснение перехода к сложной многоклеточности на уровне популяционной генетики и эволюции генома, а не отличий между клетками. Это неадаптационистская (nonadaptive) модель, т.е. она не рассматривает явление (переход к многоклеточности или отсутствие такого перехода) как непосредственный результат естественного отбора. Лаборатория Уильяма Рэтклиффа - последнего автора - известна экспериментальной моделью возникновения многоклеточности у одноклеточных дрожжей - выведением "дрожжей-снежинок".

#новость_дня #рецензия_на_статью

Почему не бывает истинно многоклеточных прокариот? Часть 2

Гипотеза авторов построена на трех предпосылках.

1) Все современные истинно-многоклеточные организмы в онтогенезе развиваются клонально (в результате деления единственной клетки и нерасхождения ее потомков), а не в результате агреграции множества клеток разного происхождения. При этом переход от одноклеточности к клональной многоклеточности приводит к резкому уменьшению эффективного размера популяции, по эмпирическим данным - на 2-3 порядка.

2) Двадцать лет эволюционист Майкл Линч предложил неадаптационистскую (не основанную на прямом действии действии естественного отбора) модель увеличения сложности организмов, основанную на увеличении размера генома. Первоначально геном увеличивается за счет "мусора" (нейтрального или даже вредного), но в ходе дальнейшей эволюции этот мусор частично используется и приводит к появлению инноваций. Одной из причин такого увеличения размера генома является как раз уменьшение эффективного размера популяции (например, при возникновении эукариот): оно приводит к ослаблению естественного отбора, усилению дрейфа генов и накоплению генетического мусора. Неадаптационистской модели увеличения сложности большое внимание уделял Евгений Кунин в "Логике случая", в соответствии с общим акцентом книги на важной роли случайных (нейтральных) процессов в эволюции. Я также упоминаю её в своей диссертации, посвященной критике адаптационизма (с. 183). Хотя полемический ярлык "адаптационизм" и другие термины, изобретенные С. Дж. Гулдом, не используются авторами и комментаторами обсуждаемой статьи, дух Гулда проявляется, например, в использовании выражения just-so stories по отношению к предыдущим объяснениям перехода к истинной многоклеточности (под влиянием Гулда детские "вот такие истории" Киплинга теперь ассоциируются с некритически принимаемыми объяснительными нарративами).

3) Наименее очевидная предпосылка: по каким-то причинам, согласно данным эволюционной геномики, при уменьшении размера популяции геном прокариот не увеличивается (как происходит у эукариот, и как предсказывает модель Линча), а уменьшается.

На основе этих трех предпосылок авторы выдвигают гипотезу: истинно многоклеточных прокариот не существует, потому что у прокариот переход к клональной многоклеточности уменьшает, за счет сокращения генома, ресурсы для дальнейшей эволюции (в отличие от эукариот, которые, наоборот, приобретают дополнительный объём генома). Прилагаемая компьютерная модель, честно говоря, скорее иллюстрирует приведенное качественное рассуждение, чем добавляет что-то новое.

Венгерский биолог-теоретик Эорс Шатмари, соавтор Джона Мейнарда Смита по книге "Главные эволюционные переходы" (к ним относится, конечно, и переход к многоклеточности) написал в PNAS комментарий к статье. Он отмечает, в частности, что статус гипотезы зависит от разрешения загадки, почему размер генома прокариот уменьшается при уменьшении размера популяции. Самое интересное, что Шатмари предлагает экспериментальный способ проверки гипотезы авторов статьи: уменьшить размер популяции какого-нибудь прокариота с примитивной многоклеточностью (например, цианобактерии), но в качестве компенсации ожидаемого сокращения генома накачивать его новыми генами при помощи горизонтального переноса.