 |
|
Ragi. (Kredit: © Dmitry Knorre / Fotolia) |
ScienceDaily (17 Januari 2012) - Lebih dari 500 juta tahun lalu, organisme bersel tunggal di permukaan Bumi mulai membentuk kelompok multiseluler yang pada akhirnya menjadi tanaman dan hewan. Hanya bagaimana yang terjadi adalah pertanyaan yang telah terhindar ahli biologi evolusi.
Tetapi para ilmuwan di Universitas College Minnesota of Biological Sciences telah direplikasi bahwa langkah kunci dalam laboratorium menggunakan seleksi alam dan ragi yang umum, yang merupakan organisme bersel tunggal. Ragi "berevolusi" menjadi cluster multiseluler yang bekerja sama secara kooperatif, bereproduksi dan beradaptasi dengan lingkungan mereka - pada dasarnya, prekursor untuk kehidupan di Bumi seperti saat ini.
Prestasi mereka ini diterbitkan dalam edisi 16 Januari Prosiding National Academy of Sciences.
Semuanya dimulai sekitar dua tahun lalu dengan komentar santai sambil minum kopi yang menjembatani kesenjangan multi-cellularity yang terkenal akan "hanya tentang hal yang paling keren yang bisa kami lakukan," ingat peneliti postdoctoral Apakah Ratcliff dan asosiasi profesor Michael Travisano, baik dari Departemen Ekologi, Evolusi dan Perilaku.
Jadi mereka memutuskan untuk mencobanya. Lalu datanglah kejutan besar. Ini sebenarnya tidak sulit. Menggunakan sel-sel ragi, media kultur dan centrifuge, itu hanya membawa mereka satu percobaan dilakukan selama sekitar 60 hari, kata Travisano, yang adalah penulis senior pada kertas PNAS.
"Saya tidak berpikir ada yang pernah mencoba sebelumnya," kata penulis utama Ratcliff. "Tidak banyak ilmuwan melakukan evolusi eksperimental, dan mereka mencoba untuk menjawab pertanyaan tentang evolusi, tidak menciptakan itu."
Meskipun kerendahan hati mereka, prestasi telah menerima pujian dan kekaguman dari ahli biologi evolusi di seluruh dunia.
"Untuk memahami mengapa dunia ini penuh dengan tanaman dan hewan, termasuk manusia, kita perlu tahu bagaimana organisme bersel satu membuat beralih ke hidup sebagai kelompok, sebagai organisme multicelled," kata Sam Scheiner, direktur program di National Science Foundation (NSF) 's Divisi Biologi Lingkungan. "Studi ini adalah yang pertama untuk mengamati transisi yang eksperimental, menyediakan melihat sebuah acara yang mengambil tempat ratusan jutaan tahun yang lalu."
Pendanaan untuk penelitian ini diperoleh pada bulan Februari 2011, dengan rekan penulis R. Ford Denison dan Mark Borrello, profesor tambahan dan asosiasi, masing-masing, di Departemen Ekologi, Evolusi dan Perilaku.
Ratcliff dan Travisano memberikan komunitas ilmiah sekilas penemuan mereka pada konferensi musim panas lalu dan telah kemudian telah diundang untuk berbicara tentang hal ini di pertemuan-pertemuan lain. Artikel PNAS merupakan pertama kalinya rincian lengkap tentang penelitian telah diungkapkan. "Artikel ini memberikan kita kesempatan pertama untuk menunjukkan luasnya perubahan evolusioner yang kita telah mengamati," kata Travisano.
Pada intinya, inilah cara percobaan bekerja. Kedua memilih ragi Saccharomyces cerevisiae atau, satu spesies ragi yang digunakan sejak zaman kuno untuk membuat roti dan bir, karena berlimpah di alam dan tumbuh dengan mudah. Mereka menambahkan ke kaya nutrisi media kultur dan memungkinkan sel untuk tumbuh selama satu hari dalam tabung uji. Kemudian mereka menggunakan centrifuge untuk stratifikasi isi berat. Sebagai campuran diselesaikan, kelompok sel mendarat di bagian bawah tabung lebih cepat karena mereka lebih berat. Mereka dihapus cluster, mereka dipindahkan ke media segar, dan tumbuh mereka lagi. Enam puluh siklus kemudian, cluster - sekarang ratusan sel - tampak kasar seperti kepingan salju bola.
Analisis menunjukkan bahwa cluster bukan hanya kelompok sel acak yang melekat satu sama lain, tetapi sel terkait yang terpasang tetap pembelahan sel berikut. Itu penting karena itu berarti mereka secara genetik serupa, yang mempromosikan kerjasama. Ketika cluster mencapai ukuran kritis, beberapa sel dasarnya bunuh diri (apoptosis) untuk memungkinkan anak untuk memisahkan. Keturunannya direproduksi hanya setelah mereka mencapai ukuran orang tua mereka.
"Sebuah cluster saja tidak multiellular," kata Ratcliff. "Tapi ketika sel-sel dalam sebuah cluster bekerja sama, berkorban untuk kepentingan bersama, dan beradaptasi dengan perubahan, itu transisi evolusioner untuk multiseluleritas."
Dalam rangka untuk organisme multiseluler untuk membentuk, sel-sel yang paling perlu mengorbankan kemampuan mereka untuk mereproduksi, tindakan altruistik yang menguntungkan seluruh tetapi tidak individu, Ratcliff kata. Sebagai contoh, semua sel dalam tubuh manusia pada dasarnya adalah sistem pendukung yang memungkinkan sperma dan telur untuk lulus DNA bersama untuk generasi berikutnya. Jadi, multiseluleritas adalah dengan sifatnya yang sangat kooperatif. "Beberapa kompetitor terbaik di alam adalah mereka yang terlibat dalam kerja sama, dan percobaan kami beruang yang keluar," kata Travisano.
Ahli biologi evolusi telah memperkirakan bahwa multiseluleritas berkembang secara mandiri dalam sekitar 25 kelompok. Travisano dan Ratcliff bertanya-tanya mengapa tidak berevolusi lebih sering di alam, karena itu tidak sulit untuk menciptakan kembali di laboratorium. Menimbang bahwa triliunan organisme bersel satu hidup di bumi selama jutaan tahun, tampaknya seolah-olah harus memiliki, Ratcliff kata.
Mungkin itu pertanyaan mereka akan menjawab di masa depan, menggunakan catatan fosil selama ribuan generasi cluster multiseluler mereka, yang disimpan dalam freezer di laboratorium Travisano itu. Karena sampel beku mengandung garis-garis ganda yang independen menjadi multisel, mereka dapat membandingkan mereka untuk mengetahui apakah mekanisme yang sama atau berbeda dan gen yang bertanggung jawab dalam setiap kasus, Travisano kata.
Langkah berikutnya duo penelitian akan melihat peran multiseluleritas dalam kanker, penuaan dan daerah kritis lainnya biologi.
"Ragi multiselular kami adalah sumber daya berharga untuk menyelidiki berbagai topik penting medis dan biologis," kata Travisano. "Kanker baru-baru ini digambarkan sebagai fosil dari asal multiseluleritas, yang dapat langsung diselidiki dengan sistem ragi Demikian asal-usul penuaan, pengembangan, dan evolusi morfologi kompleks terbuka untuk mengarahkan penyelidikan eksperimental yang lain akan sulit atau. tidak mungkin. "
Jurnal Referensi :
William C. Ratcliff, R. Ford Denison, Mark Borrello, and Michael Travisano. Experimental evolution of multicellularity. Proceedings of the National Academy of Sciences, January 17, 2012 DOI: 10.1073/pnas.111532310
Sumber : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120117144330.htm
