Водоросли вывели ученых на безмозглый свет

После многолетних размышлений биологам удалось разгадать загадку, которую еще сто лет назад задали им колониальные родственники хламидомонады. Ученые не могли понять, как эти водоросли научились ходить без мозга.

Двигаться к свету умеют многие растения. Водоросль хламидомонада, например, использует особую тактику, чтобы изменить направление, -- начинает вращать жгутиками в разные стороны. Положительный фототаксис (так называется движение к источнику света) приводит туда, где можно фотосинтезировать. Род вольвокс -- более высокоорганизованные родственники хламидомонады. Но если с движением хламидомонады все более или менее понятно, то над тем, как вольвокс движется к свету, ученые ломают голову уже более ста лет.

Как двигаться колонии

Дело в том, что хламидомонада состоит всего из одной клетки. Поэтому ее движение достаточно простое. Клетка имеет две реснички, которые вращаются в одном направлении. Чтобы клетка поменяла направление, они начинают вращаться в разные стороны. Вольвокс -- колониальная водоросль. И ресничек у нее как минимум 5 тыс. Чтобы такой организм двигался, вроде бы необходима координационная связь между клетками. Но такой связи у вольвокса, колониальной водоросли, нет. Что совершенно не мешает ему двигаться к свету.

Доктору Норико Уэки (Noriko Ueki) из Университета Белифельда (Германия) и его коллегам из Японии, похоже, удалось разгадать загадку вольвокса. Ученые провели эксперимент и построили модель, которая показывает, как происходит весь процесс. Оказывается, все дело в неравномерном распределении глазных пятен (светочувствительных пигментов) и силе гравитации.

Жгутики, глазки и вращение сферы

По словам ученых, каждая клетка вольвокса имеет два жгутика для движения и специальные «глазки» (или глазные пятна), которые воспринимают свет.

«Вольвокс имеет форму сфероида. При помощи жгутиков он движется вперед и вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, совершая один оборот в одну-три секунды», -- рассказывает Уэки. Передняя и задняя часть вольвокса не одинаковы по своему строению. Вольвокс имеет, по словам ученых, два полюса. У одного (в передней части) находится множество глазных пятен. Свет воспринимают лишь они. К тому же постепенно количество пятен по направлению к противоположному полюсу уменьшается. Зафиксировав свет, передние клетки дают команду жгутикам двигаться и так задают направление.

Движению к свету, говорит Уэки, способствует и гравитация. Благодаря неравномерному распределению массы у разных полюсов вольвокса часть, где больше всего светочувствительных глазков, легче и поэтому обращена вверх. То есть в ту сторону, где обычно находится источник света.

Так особое морфологическое строение вольвокса без участия сложной системы биохимических координационных связей между клетками позволяет этой колониальной водоросли успешно двигаться навстречу свету.

Статья доктора Уэки и его коллег опубликована в последнем номере журнала BMC Biology.