Первые многоклеточные водоросли, возможно, появились на 600 млн лет раньше, чем принято думать.

Долгое время считалось, что первые многоклеточные появились около миллиарда лет назад. Конечно, они были эукариотами, которые сами возникли на земле примерно два миллиарда лет назад; миллиард лет у них ушёл на то, чтобы научиться многоклеточности. Прокариоты, к которым сейчас относятся бактерии и археи, возникли ещё раньше, около 3,9 млрд лет назад, но многоклеточных форм у них не появилось. У некоторых из них, например, цианобактерий, клетки соединяются в цепочки или ещё в какие-нибудь конгломераты. Но это не истинная многоклеточность, когда клетки теснее обычного соединены друг с другом и когда они приобретают специализацию в рамках единого организма.

Современная водоросль Urospora wormskioldii, на которую похожа ископаемая и, скорее всего, многоклеточная Qingshania magnifica. Фото: Erin McKittrick / iNaturalist 

В последнее время, однако, появляются палеонтологические исследования, которые говорят о том, что многоклеточность возникла раньше, чем принято считать. Так, ещё в 1989 году в Китае обнаружили окаменелость возрастом 1,6 млрд лет, похожую на остатки многоклеточной зелёной водоросли. Эти водорослеподобные остатки были микроскопическими, изучать их было непросто, и хотя водоросль даже получила видовое название Qingshania magnifica, о ней быстро забыли. Но в 2015 году сотрудники Нанкинского института геологии и палеонтологии начали собирать новые окаменелости на том же месте. Им удалось найти 278 образцов с остатками той же Q. magnifica. В статье в Science Advances исследователи пишут о многоклеточных нитях, составленных из одного ряда клеток числом до двадцати.

Ископаемые остатки водоросли Qingshania magnifica. Иллюстрация Lanyun Miao et al., Science Advances, Vol 10, Issue 4, 2024

Разумеется, от клеток осталось не так много, однако их изучали целым набором микроскопических, спектроскопических и химических методов. В частности, спектроскопическими и химическими методами удалось показать, что это не прокариоты, не цианобактерии, которые встречаются в тех же геологических отложениях – прокариоты и эукариоты отличаются устройством многих органических молекул. Как и полагается водорослям, клетки окружены клеточной стенкой, и у соседних клеток стенка соединена подобно современным простым многоклеточным водорослям. Размеры и форма ископаемых клеток зависит от места клетки в многоклеточной нити. В некоторых клетках – точнее, остатках клеток – видны округлые образования, похожие на споры; на то, что это с большой вероятностью действительно споры, указывает их собственная клеточная стенка. Исследователи полагают, что споры у этих водорослей появлялись не в любых клетках, то есть имела место пусть и примитивная, но специализация на определённой функции. В общем и целом ископаемая Q. magnifica, по мнению авторов, очень похожа на современную зелёную нитчатую водоросль Urospora wormskioldii.

В последние несколько лет появлялись и другие сообщения о многоклеточных ископаемых водорослях возрастом около 1,6 млрд лет. В таких случаях важно, насколько авторы уверены в многоклеточности того, что они видят, насколько смело или осторожно они высказываются насчёт своей находки. В новой статье о многоклеточности возрастом 1,6 млрд лет говорят достаточно уверенно, и, если взять другие похожие свидетельства, то вполне возможно, что первые многоклеточные эукариоты действительно появились примерно на 600 млн лет раньше, чем принято думать (и вряд ли они при этом были хищниками). Но это также означает, что переход от «простой» многоклеточности к «сложной» занял намного больше времени. Одно дело – просто удержать клетки вместе и воспитать в некоторых из них какую-то слабую специализацию, и другое дело – научиться формировать ткани, органы и части тела, регулируя активность генов и динамику межклеточных сигналов.