Первые следы многоклеточных животных появляются в геологической летописи в то же время, что и следы большого повышения концентрации кислорода в атмосфере. Помимо того что кислородное дыхание (изначально кислорода на Земле не было, и все живые организмы обходились без него) позволило более эффективно вырабатывать энергию из полученных в ходе фотосинтеза или съеденных органических веществ, оно породило и ряд проблем.

Многоклеточным организмам необходимо доставлять кислород к каждой отдельной клетке. Если какая-то клетка получит слишком мало кислорода – она погибнет. Так что клеткам, чтобы стать частью многоклеточного организма, пришлось обзавестись системой определения концентрации кислорода. Согласно новому исследованию ученых из Оксфордского университета, система чувствительности клеток к уровню кислорода и у людей, и у самого примитивного из известных многоклеточных организмов – трихоплакса (у него нет ни нервной системы, ни органов – только несколько слоев клеток) одинакова. Об этом они сообщают в своей статье, которая принята к публикации в сборнике EMBO Reports следующего года.

Кислород способствовал развитию многоклеточных организмов, поскольку кислородное дыхание позволяет получить больше энергии и «содержать» на эту энергию большое количество клеток. «Но была еще очень сложная физиологическая проблема для этих организмов по сравнению с эволюционно более древними одноклеточными организмами. Многоклеточность подразумевает, что кислород должен попасть не только в клетки, контактирующие с поверхностью. Мы считаем, что именно это привело к тому, что у предков трихоплакса появилась система, позволяющая чувствовать недостаток кислорода в любой из клеток», говорит профессор Крис Шофилд (Chris Schofield), возглавлявший исследование.

Система реагирования клеток человека на недостаток кислорода была в общем-то известна, а вот к трихоплаксу никто еще не приглядывался. Оказалось, что механизм подобной реакции у трихоплакса удивительно похож на наш. Более того, когда ученые внедрили ферменты трихоплакса в человеческие клетки, они работали не хуже родных ферментов.

Затем исследователи стали искать гены, кодирующие белки-ферменты, обеспечивающие реакцию клеток на недостаток кислорода в генотипах различных видов. В итоге эти гены были обнаружены у многоклеточных животных, но у одноклеточных – даже тех, которые считаются близкими родственниками предков многоклеточных животных – их не нашлось.