Учёные впервые задокументировали микроб, который кардинально меняет свои размеры, форму и поведение, превращаясь в каннибалистического «супергиганта», охотящегося и пожирающего представителей собственного вида.
Эти результаты демонстрируют, на что способны одноклеточные организмы в плане сложного поведения, и могут изменить наше понимание развития таких форм жизни.
До сих пор область биологии развития в основном была сосредоточена на изучении многоклеточных животных и их поведения на протяжении многих лет.
Но новый вид простейших, названный Euplotes gigatrox, по-видимому, демонстрирует сложное поведение, ранее не наблюдавшееся у одноклеточных форм жизни.
Исследователи впервые идентифицировали этот вид внутри системы фильтрации морской воды на карибском острове Кюрасао.
Они заметили, что клоны этих микробов, живущие вместе, могут самопроизвольно развиваться в супергигантов, длина которых более чем вдвое превышает длину нормальных клеток, с более широкой формой тела и большим ртом.
В обычном состоянии, существуя как одиночные клетки, они питаются бактериями, фильтруя воду.
Но как только они превращаются в супергигантов, они становятся хищниками-рапторами, нападающими на своих клональных родственников, чтобы захватить и проглотить их целиком со скоростью примерно одна жертва каждые 10 минут, говорится в исследовании, опубликованном в журнале PNAS.
«Это одна клетка, делающая то, что мы обычно связываем с развитием животных», — сказал биолог Бен Ларсон из Политехнического института Ренсселера (RPI).
«Это расширяет наше представление о том, на что способны одноклеточные организмы, и дает нам новую систему для изучения вопросов о том, как клетки контролируют свою форму и функции», — сказал доктор Ларсон, соавтор исследования PNAS.
Изменение поведения не ограничивается только питанием.
Будучи одиночными клетками, простейшие ходят по поверхностям и грациозно плавают по спиральным траекториям в жидкости.
Но в своей супергигантской форме они движутся по круговым траекториям, подходящим для охоты на ползающих по поверхности жертв, и неуклюже кувыркаются, а не плавают, когда их смещают с поверхности, обнаружили учёные.
«Формирование супергиганта представляет собой компромисс. Эти клетки становятся лучшими охотниками, но худшими пловцами, смещая свою трофическую нишу с питания бактериями на использование совершенно другого типа добычи», — сказал доктор Ларсон.
В ходе исследования учёные секвенировали геном и белки простейших, когда они существовали в виде нормальных клеток, супергигантов и клеток, которые недавно вернулись из состояния супергиганта.
Они обнаружили, что супергиганты представляют собой отдельную стадию развития с широко распространёнными различиями в активности генов, включая производство белков и организацию мембран.
Клетки, возвращающиеся из состояния супергигантов, также, по-видимому, несут особый набор молекул, который, по-видимому, временно подавляет обратное превращение в гигантское состояние.
Кроме того, супергиганты, по-видимому, никогда не превышали пяти процентов популяции.
«Большая часть того, что мы знаем о развитии, исходит от животных», — сказал доктор Ларсон.
«Теперь у нас есть система, в которой мы можем изучать те же фундаментальные вопросы, поскольку аналогичные процессы развития разворачиваются в одноклеточном организме на совершенно другой ветви древа жизни», — сказал биолог.