В человеческой крови найден эволюционный артефакт: он древнее самих животных

Подобно нейтронам, работающим в нашем мозге, или дыханию, кровь играет важную роль в жизнеспособности организма — по сути, это незаметная особенность нашего тела, помогающая нам выживать. Однако для науки эта красная жидкость, пульсирующая в наших венах, представляет собой захватывающую загадку и теперь ученые, похоже, смогли ее разгадать, пишет Фокус.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Почти у каждого живого организма на Земле есть кровь. Но откуда она взялась? В рамках нового амбициозного проекта международной группе ученых под руководством Киотского университета в Японии удалось проследить эволюционную историю клеток крови на протяжении 700 миллионов лет. Ученые обнаружили, что они вовсе не были созданы с нуля после возникновения многоклеточной жизни.

Вместо этого, по словам ведущего автора исследования, иммунолога Хироши Кавамото из Киотского университета, кровь, вероятно, была собрана из переработанных и модернизированных генетических механизмов, унаследованных от одноклеточных предков, живших за сотни миллионов лет до появления животных.

Авторы отмечают, что отслеживание эволюции крови невероятно сложно. Дело в том, что кости, чешуя и раковины могут окаменеть — в результате, мы все еще можем обнаружить их. Однако клетки, как правило, не сохраняются. Поэтому понимание их происхождения требует косвенного подхода.

Основной единицей, на основе которой исследователи составили свою эволюционную историю, является транскриптом — по сути, снимок экспрессии генов, показывающий, какие гены активны, а какие нет в любой данной клетке.

В ходе исследования ученые собрали данные транскриптома для широкого круга видов, включая людей, мышей, данио-рерио, асцидий (оболочников), морских ежей, мух, червей, губок и некоторые одноклеточные организмы. Далее команда сосредоточилась на поиске общих закономерностей, рассуждая, что если два очень отдаленных типа клеток используют глубоко схожие регуляторные механизмы, они, вероятно, происходят от одной и той же предковой клеточной программы. Впрочем, ученые допускают, что два организма могут независимо развивать схожие признаки. Но это становится гораздо менее вероятным, чем глубже, шире и сложнее эти сходства.

Результаты анализа показали, что первые клетки крови, похоже, сильно отличались от сложных обтекаемых переносчиков кислорода, которые сегодня работают и в человеческом организме. Вместо этого они были бы неуклюжими, похожими на амебы образованиями, подобными макрофагам — подвижными падальщиками, способными поглощать и переваривать вторгшиеся микробы.

Но они все же не появились из ниоткуда. Когда исследователи сравнили генетическую активность клеток крови с активностью современных одноклеточных организмов, тесно связанных с животными, они обнаружили поразительные сходства.

Команда подробнее изучила эту связь, обратившись к гену, который ранее неоднократно обнаруживали как в клетках крови животных, так и в одноклеточных организмах — Fos. Известно, что этот ген помогает регулировать рост и изменения клеток, а его многократное появление у таких отдаленных организмов сделало его главным подозреваемым.

Результаты предполагают, что генетический механизм макрофагоподобного поведения впервые появился у одноклеточных организмов за сотни миллионов лет до того, как животные и одноклеточные эукариоты отделились от общего предка. Считается, что в этот момент клетки крови разделились на две основные эволюционные ветви.

При написании использовались материалы Proceedings of the National Academy of Sciences, Science Alert.