Водоросли вывели ученых на безмозглый свет

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 многоклеточному

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 — многоклеточная 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 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 многоклеточной водоросли успешно двигаться навстречу свету.

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