Sokat beszélünk arról, hogy az evolúció során meghatározó a környezet, amiben az adott élőlény éppen él, hiszen minden változás csak a környezet függvényében értelmezhető. Azt viszont nem hangsúlyozzuk eléggé, hogy egy élőlény környezetében milyen óriási szerepet játszik a többi élőlény. Márpedig a ragadozó és zsákmánya közti kapcsolat kiemelt fontosságú, hiszen mindkettejüknek szó szerint létkérdés a másikhoz való viszonya. Már a hetvenes évek óta feszegetik a kérdést, hogy a ragadozó eukarióták megjelenése milyen mértékben hatott a többi élőlényre, hiszen ekkor egy teljesen új fenyegetésre kellett válaszolniuk. Az ehhez hasonló hirtelen változások magyarázhatják a korszakokon át nagyjából változatlan életformák hirtelen robbanásszerű változásait, amik mindig is izgatták a biológusok képzeletét.
Martin E. Boraas és munkatársai egy ilyen modellrendszerrel dolgoztak, Chlorella vulgaris egysejtű algát tartottak a laborjukban, egy félliteres üvegcsőben, folyamatos megvilágítás mellett, a közlemény megjelenésekor már huszonnégy éve, ami alatt jelentős változást nem tapasztaltak a viselkedésében. Azonban a kísérlet kezdetén fogták magukat és egy Ochromonas vallescia nevű ragadozó egysejtűvel fertőzték be az üveghengert, majd figyelték, mi történik.
Sokat beszélünk arról, hogy az evolúció során meghatározó a környezet, amiben az adott élőlény éppen él, hiszen minden változás csak a környezet függvényében értelmezhető. Azt viszont nem hangsúlyozzuk eléggé, hogy egy élőlény környezetében milyen óriási szerepet játszik a többi élőlény. Márpedig a ragadozó és zsákmánya közti kapcsolat kiemelt fontosságú, hiszen mindkettejüknek szó szerint létkérdés a másikhoz való viszonya. Már a hetvenes évek óta feszegetik a kérdést, hogy a ragadozó eukarióták megjelenése milyen mértékben hatott a többi élőlényre, hiszen ekkor egy teljesen új fenyegetésre kellett válaszolniuk. Az ehhez hasonló hirtelen változások magyarázhatják a korszakokon át nagyjából változatlan életformák hirtelen robbanásszerű változásait, amik mindig is izgatták a biológusok képzeletét.
Martin E. Boraas és munkatársai egy ilyen modellrendszerrel dolgoztak, Chlorella vulgaris egysejtű algát tartottak a laborjukban, egy félliteres üvegcsőben, folyamatos megvilágítás mellett, a közlemény megjelenésekor már huszonnégy éve, ami alatt jelentős változást nem tapasztaltak a viselkedésében. Azonban a kísérlet kezdetén fogták magukat és egy Ochromonas vallescia nevű ragadozó egysejtűvel fertőzték be az üveghengert, majd figyelték, mi történik.
A kísérlet elején az történt, ami várható volt, a Clorella populáció összeomlott, az Ochromonas populáció viszont virágzott, mivel az utóbbiak egyszerűen megették az előbbieket. Miután elfogyott a zsákmány, a ragadozók száma is csökkent, ekkor megint elszaporodtak a Chlorellák, akik így már több ragadozót tudtak eltartani, nyilván ez is várható volt. A kísérlet tizedik napján viszont valami váratlan dolog történt: A Chlorellák között telepes alakok jelentek meg, amelyekben négy-több száz sejt tapadt össze. A ragadozók megint elszaporodtak, majd megint lecsökkent a számuk, amire megint elszaporodhattak a zsákmányként szolgáló algák, ám ez esetben, a tizenhatodik napon az egysejtű Chlorellák aránya már az egy százalékot sem érte el a kultúrában. A huszadik napon még sok húsz sejtnél nagyobb Chlorella telepet találtak, ám a telepeket alkotó sejtek száma folyamatosan csökkent, majd a nyolcsejtes telepeknél állt be az egyensúlyi állapot, ami a kísérlet végéig meg is maradt, ezeket már az anyasejt sejtfalának maradványa vette körül, igazi telepes élőlények lettek. Ekkor a ragadozó Ochromonasok egyedszáma már csak a legnagyobb érték 0,1% -át érte el és ez nem is változott, itt is beállt az egyensúlyi állapot.
Az ábrán ezek láthatóak. Az (a) képen az Oc a ragadozó, a CC a Chlorella telep, FC egy egysejtű Chlorella. A (b) képen egy Ochromonas keresztmetszeti képe látható, benne az éppen emésztett Chlorellával (DC). A (c) kép egy soksejtű Chlorella telepet ábrázol, a (d) egy nyolcsejtest. Az (e) képen egy Ochromonas látható, míg az (f) képen egy Chlorella telep keresztmetszeti képe, amin látszik a két sejt közti közös sejtfal.
A Chlorella telepek később is megőrizték ezt a szerveződésüket, amíg csak vizsgálták őket, telepként szaporodtak folyékony táptalajban és agarlemezen is. A telepek bimbózással szaporodtak, egyes sejtek osztódni kezdtek, majd az új, néhány sejtes telep egyszerűen leszakadt a szülői telepről, elszakítva a közös sejtfalat. Hogy ez miért előnyös az algának? Az Ochromonas, maga is egysejtű lévén, az egysejtű algákat simán bekebelezi, sőt, a fiatal, kis méretű telepekkel is megbirkózik, ám a nagy méretű, nyolcsejtes telepekkel már nem bír, ezek védettek a ragadozótól. Viszont ezek a frissen levált Chlorella telepek gyorsan nőttek, így nagyon rövid ideig maradtak olyan aprók, hogy zsákmányul eshettek a ragadozónak, ezért tarthatott el a rendszer olyan kevés ragadozót és ezért olyan előnyös számukra a többsejtű telepes szerveződés.
A Chlorella rendes szaporodása során egy szülői sejt 2-16 leánysejtté osztódik, majd a szülői sejtfal szétesik, a leánysejtek kiszabadulnak, megkezdik önálló életüket. Ezekben a kultúrákban nagy számban megfigyelhetőek az üres sejtfalak. A telepes Chlorella kultúrákban viszont nem látni ezeket a sejtfalmaradványokat, vélhetőleg egyszerűen az osztódás után együtt maradnak a leánysejtek az anyasejt sejtfalában. Ezt valószínűsíti az is, hogy a telep sejtjei közös sejtfallal rendelkeznek.
A kísérletet sokszor megismételték és az esetek hetven százalékában kialakultak a Chlorella telepek, ez nyilván nem valamilyen egyszeri csodás esemény. Nyilván egyébként is történnek időnként olyan mutációk, amelyek telepes Chlorella alakokat eredményeznek, ám ezek hátrányba kerülnek az egysejtű alakokkal szemben, mert kevesebb fény éri őket, lassabban növekednek, így hamar ki is halnak. Amikor megpróbálták ragadozó nélkül közös kultúrában növeszteni az egysejtű és a telepes Chlorella alakokat, azt tapasztalták, hogy az egysejtűek szép lassan túlnőtték a telepes alakokat. Azonban ha megváltozik a szelekciós nyomás, megjelenik egy új ragadozó, egyből előnybe kerülnek a többsejtű alakok, ezek élnek túl, az egysejtűek halnak ki, ezek a mutációk villámgyorsan rögzülnek, mert a hátrányaikat messze felülmúlják az előnyeik. Ez a könyörtelen szelekciós nyomás teszi lehetővé, hogy a több ezer nemzedéken át egysejtűként élő alga néhány tíz nemzedék alatt ilyen döntő mértékben megváltozzon. A közlemény szerzői ezt a modellt alkalmazzák a többsejtű élőlények megjelenésére is, hiszen látható, hogy a ragadozó életmód megjelenése milyen döntő mértékben befolyásolja egy élőlény evolúcióját.
MARTIN E. BORAAS, DIANNE B. SEALE, JOSEPH E. BOXHORN (1998): Phagotrophy by a flagellate selects for colonial prey: A possible origin of multicellularity; Evolutionary Ecology 12, 153±164
Sexcomb
