Учёные обнаружили сходство клеток высших животных и простейших
Российские учёные исследовали строение ионных каналов в клетках простейших одноклеточных организмов и нашли в них элементы, которые раньше предписывались только высшим организмам. Это открытие было освещено в журнале Scientific Reports, а его возможность реализовалась благодаря гранту Российского научного фонда.
Ионные каналы находятся в клеточной мембране – внешней оболочке. Они свойственны всем живым организмам, имеющим клеточное строение. Состоят они из особых белков и способны открываться и закрываться. Получается, что это своеобразные поры клеток. Открываются и закрываются они в ответ на разнообразные раздражители и либо пропускают определённые ионы внутрь клетки, либо препятствуют их пропуску.
Хотя эти структуры имеются у всех живых организмов, их строение, как считалось ранее, различается у высших животных и растений и простейших. Было известно, например, что ионные каналы высших животных состоят из структурных элементов – доменов, которые выполняют различные функции – регуляторные, стабилизирующие и т. д. Количество доменов может быть разным; большое внимание учёные уделяли четырёхдоменным каналам, которые, в частности, присутствуют в нервных клетках и отвечают за обмен импульсами между ними.
Однако нынешние исследования показали, что домены в ионных каналах имеются и у одноклеточных эукариотов (организмов, клетки которых имеют выраженное ядро). Многие виды одноклеточных обладают, в частности, четырёхдоменными каналами. Причём наличие именно таких каналов никак не связано со степенью родства организмов: четырёхдоменные структуры имеются у человека, хламидомонады (одноклеточной зелёной водоросли), инфузории-туфельки, ряда дрожжей. Следовательно, такие ионные каналы должны были присутствовать в мембранах общего предка всех эукариот.
Следовательно, учёные сделали ещё один шаг в изучении эволюции древнейших живых организмов на Земле. Они даже попытались предположить, какие функции были у этих четырёхдоменных ионных каналов. По их мнению, они во многом действовали так же, как сегодня функционируют у высших животных, в том числе у человека. К примеру, они могли реагировать на изменение давления окружающей среды и чувствовать перемены в натяжении клеточной мембраны. Именно на основе этого процесса построена работа нервной системы современных животных. Помимо этого, ионные каналы могли пропускать частицы кальция, играющие большую роль в различных процессах внутри клетки.
Открытие российских биологов, безусловно, имеет огромную важность для изучения появления жизни на нашей планете и её первичной эволюции. Однако оно может пригодиться и для изучения современных организмов. В частности, до сих пор не изучены функции ионных каналов некоторых простейших и других одноклеточных существ. Исследователи желают сосредоточиться на изучении динофлагеллятов – особой группы колоний микроорганизмов, имеющих большую значимость для экологии. С одной стороны, динофлагелляты служат первичным звеном в морской пищевой цепочке. С другой стороны, они производят смертельно опасные для человека и рыб вещества. Динофлагелляты весьма широко распространены в мировом океане, но до сих пор непонятно, какие именно механизмы ответственны за их неконтролируемое размножение и выделение ими токсинов. В период размножения динофлагелляты становятся настолько многочисленны, что это приводит к «цветению воды»; жидкость в таком состоянии способна принести вред многим другим организмам, обитающим в ней. Известны, помимо прочего, «красные приливы», цвет и опасные свойства которых объясняются «брачным периодом» динофлагеллятов. «Красные приливы» нередко оставляют после себя тысячи мёртвых рыб на берегу; один из таких случаев произошёл в 1987 году в США.
