生物学

ブロブ？初期の地球の生命体はおそらくバクテリアの塊でした

2024

最初の生命体が原始的なスープで生まれ、それが最終的に私たちの惑星として知られるようになったとき、それらは本当にどのようなものでしたか？それは、少なくともSFホラーの2本立て興行から直接出てきたかのように見えるものであった可能性があります。

ブロブが実際に想定されていたものが何であれ、1958年の映画（および上記の1988年のリメイク）で映画館を恐怖に陥れたことで有名なものが、1つの巨大なエイリアンアメーバなのか、アメーバのモンスターの集合体なのかは不明です。このような生命体は、後者の場合、それほど架空のものではありません。バイオフィルムは、単一の多細胞生物として機能することができる細菌の塊です。これまで、単細胞微生物は地球上で最初の生命であると考えられていました。新しい研究が発見した一部のバイオフィルムは動物の胚のように成長するだけでなく、おそらくそれらのように進化した。

私たちが見つけた最も驚くべき多細胞性関連の機能 枯草菌 バイオフィルムは、進化の過去の記憶です。進化の歴史の分子の痕跡は、動植物の発達の特徴を定義しています。バイオフィルムの開発にも同じ情報が保存されていることが明らかになりました。私たちはそれを言うことができます 枯草菌 バイオフィルムは、大進化のナイーブではありません。生物学者のTomislavDomazet-Lošoは、クロアチアのカトリック大学ザグレブ校の教授で、最近、 モレキュラーバイオロジーアンドエボリューション、 SYFYWIREに語った。

微生物から逃れることは決してありません。生き物はおそらくできませんでした。まつげをきれいにする小さな恐竜から消化不良を防ぐ腸内細菌まで、体中を這い回っています。バクテリアのバイオフィルムの振る舞いを調べた以前の研究は、バクテリアが社会的である可能性があることを証明しました。しかし、彼らは実際にどのように個体発生バイオフィルムの、またはそれらがどのように発達するか、それらと比較して系統発生、それは彼らが何十億年にもわたって進化してきた方法です。多細胞であることは、植物、動物、菌類だけのもののようでした。その考えは、ブロブの微視的なバージョンによって攻撃されようとしていました。

Domazet-Lošoは、バイオフィルムの複雑さは、現在の場所に到達するまでにかかる数十億年にわたって変動したと考えています。

「最初の生命はおそらく多細胞バイオフィルムでしたが、後に現れる最初の真核生物は巨大な細胞を持つ単細胞生物でした」と彼は言いました。「彼らはバイオフィルムを放牧し、自由に泳ぐバクテリア細胞を狩っていました。最終段階では、グループの利点を促進するために、これらの単細胞真核生物も多細胞性を進化させました。これらの真核生物の単細胞から多細胞への移行は、独立して何度も起こりました。このプロセスの結果は、今日私たちが目にする動物、植物、多細胞藻類、菌類です。

使用するゲノム系統層序、遺伝子とタンパク質をそれらの最も古い祖先との関係を作ることによって年代測定する計算方法で、チームは、バイオフィルムのどの細菌が特定の祖先にリンクされているかを見つけることができました。この種の分析は、生物が重要な適応変化を起こした進化の時期を明らかにすることができます。その後、彼らはバクテリアのバイオフィルムを調査しました 枯草菌、 これは、後に進化した遺伝子が、バイオフィルム開発の後期段階でもオンになっていることを示しています。それはその証拠でした 枯草菌 個体発生はその系統発生を反映しています。

バクテリアは、誰もが以前考えていたよりもはるかに複雑であることが判明しました。バイオフィルムは実際には多細胞生物のように発達します。脳がなくても、脳のようにメッセージを送信したり、分業したり、自分自身を認識したりすることができます。

「バイオフィルム内の細菌細胞は、真核細胞が組織内で使用することを意味します」とDomazet-Lošo氏は述べています。 'これには、セル間の直接の接触が含まれます。リガンド-受容体コミュニケーション、および小分子を介したシグナル伝達。驚いたことに、彼らは私たちの神経系で使用しているように、長距離の電気信号も使用しています。ですから、彼らは頭脳がないわけではないようです。」

発生中の胚に不気味に近かったバイオフィルムの他の側面には、その成長段階と形態の特定の変化が含まれていました。で最も重要な移行 枯草菌 遺伝子が転写を変化させたとき（情報をどのようにコピーしたか）、バイオフィルムは2回発生しました。多細胞生物によってのみ使用されると考えられていた遺伝子でさえ、ブロブで発見されました。

それで、これは、映画館や食堂、そしてそれらが絶対に属していない他の場所にバクテリアの巨大な塊がにじみ出るのを見ることになるということですか？彼らが実際にエイリアンのアメーバと繁殖しない限り、おそらくそうではありません。しかし、この発見は、医療分野で病原性バイオフィルムにアプローチする方法に革命をもたらす可能性があります。バイオフィルムは、アトピー性皮膚炎からクローン病、嚢胞性線維症、さらには結腸癌などの慢性呼吸器疾患まで、さまざまな病気の背後にあります。

病気の背後にあるバクテリアが、何十億もの個体が終わりなく増殖し続けるのではなく、段階的に成長するバイオフィルムとしてアプローチされた場合、それはおそらく致命的になる前にその病気を阻止する治療の変更を意味する可能性があります。 Domazet-Lošoの治療がバイオフィルムとして見られることから本当に利益を得ることができると考える、1つの悪名高いとらえどころのない病気があります。

「もし私がそれをバイオフィルムとして見ることから治療が本当に利益を得るであろう一つの病気を分類しなければならないなら、それはライム病でしょう」と彼は言いました。「私は特にバイオフィルムと形態型に焦点を当てた別のプロジェクトに取り組んでいます ボレリアブルグドルフェリ、 ライム病の原因となるスピロヘータ菌。