Практически все животные, включая человека, обладают кровеносной системой, однако у различных видов происхождение и состав клеток крови существенно отличаются. Эта вариативность отражает эволюционную адаптацию животных к борьбе с инфекционными заболеваниями.
Развитие гематологии и иммунологии предоставило нам исчерпывающие сведения о составе и роли клеток крови как у людей, так и у мышей. Тем не менее, их эволюционное прошлое практически не было исследовано. Это побудило группу исследователей из Киотского университета заняться изучением того, когда и как возникли клетки крови и как они эволюционировали. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
На первом этапе работы команда разработала аналитический метод, предназначенный для сопоставления профилей экспрессии генов, наблюдаемых в различных клеточных линиях и у разных видов животных. Этот инструмент позволил исследователям реконструировать филогенетические связи между клеточными линиями и оценить их эволюционное развитие у животных. В процесс сравнения были также включены одноклеточные организмы, чтобы отследить происхождение клеток крови и выявить потенциальных одноклеточных предков.
В разнообразии клеток крови человека макрофаги демонстрируют наибольшее подобие одноклеточным организмам, что позволяет сделать вывод о том, что древние клетки крови могли быть схожи с макрофагами. После этого исследователи изучили эволюцию гена FOS, этот признак, который наблюдается в клетках крови у всех известных видов животных, восходит к одноклеточному предку, существовавшему 700 миллионов лет назад. Это дает основания полагать, что возникновение первых клеток крови совпало с появлением многоклеточных животных.
На ранних этапах эволюции животные создали клетки крови, модифицировав генетическую информацию, полученную от их одноклеточных предшественников. Исследование, выполненное группой ученых, также выявило, что тучные клетки развились из макрофагов, а первые Т-клетки и эритроциты – из тучных клеток. Помимо этого, установлено, что прототипические В-клетки возникли из макрофагов после выделения тучных клеток.
В конечном счете, исследователям удалось проследить генеалогию клеток крови на протяжении 700 миллионов лет, что позволило выявить, как эволюционные изменения нашли отражение в нашем организме через процессы дифференцировки этих клеток. Данное исследование указывает на то, что кровь и иммунные клетки, присутствующие в нашем теле, являются результатом успешного развития, начавшегося с одноклеточных организмов.
«Я испытываю глубокие чувства в связи с результатами, которые стали итогом нашей работы и демонстрируют, что механизмы дифференцировки клеток крови позвоночных соответствуют их 700-миллионной эволюционной истории», — заявил руководитель группы Хироси Кавамото. «Осознание того, что наследие столь древних времен присутствует в моем организме в виде клеток крови, позволяет мне почувствовать связь с нашими далекими предками», — поделился первый автор исследования Йосуке Нагахата из Института эволюционной биологии в Испании.
Ученые полагают, что предложенный в рамках данного исследования подход позволит углубить понимание эволюционных основ возникновения рака, выявить ключевые механизмы его развития и создать инновационные способы терапии.
[Фото: Freepik / Magnific.com]