Кровеносная система есть почти у всех видов животных, включая человека, но у разных видов происхождение и состав клеток крови сильно различаются, и это разнообразие свидетельствует о том, что животные эволюционировали, чтобы защищаться от инфекционных заболеваний.
Благодаря достижениям в области гематологии и иммунологии мы располагаем подробными знаниями о компонентах и функциях клеток крови как человека, так и мыши. Однако их эволюционная история оставалась практически неизученной. 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.
Команда начала с разработки аналитического метода для сравнения профилей экспрессии генов в различных клеточных линиях и у разных видов животных. С его помощью ученые смогли построить филогенетические деревья клеточных линий и оценить их эволюционную историю у животных. Они также включили в сравнение одноклеточные организмы, чтобы проследить происхождение клеток крови до возможных одноклеточных предков.
Среди различных типов клеток крови человека макрофаги имели наибольшее сходство с одноклеточными организмами, что позволяет предположить, что ранние клетки крови были похожи на макрофагов. Затем ученые проследили путь гена FOS, который обычно экспрессируется в клетках крови у всех видов животных, до одноклеточного предка, жившего 700 миллионов лет назад. Это позволило предположить, что первые клетки крови появились примерно в то же время, когда появились многоклеточные животные.
Так, первые животные сформировали клетки крови, перепрофилировав генетический материал, унаследованный от одноклеточных предков. Анализ, проведенный командой ученых, также показал, что тучные клетки произошли от макрофагов, а прототипические Т-клетки и эритроциты — от тучных клеток. Кроме того, прототипические В-клетки произошли от макрофагов после отделения тучных клеток.
В итоге ученым удалось восстановить генеалогическое древо клеток крови за 700 миллионов лет, показав, что эволюционная история запечатлелась в наших телах в виде путей дифференцировки этих клеток. Эта работа демонстрирует, что кровь и иммунные клетки, циркулирующие в нашем организме, можно считать успешным продолжением наследия, оставленного нам одноклеточными предками.
«Я глубоко тронут открытиями, которые являются кульминацией нашей работы и показывают, что пути дифференцировки клеток крови позвоночных отражают их 700-миллионную эволюционную историю», — говорит руководитель группы Хироси Кавамото. «Когда я осознаю, что наследие столь давних времен циркулирует в моем теле в виде клеток крови, я чувствую себя ближе к нашим далеким предкам», — добавляет первый автор исследования Йосуке Нагахата из Института эволюционной биологии в Испании.
Исследователи предполагают, что метод, разработанный в ходе этого исследования, поможет пролить свет на эволюционные истоки рака, что позволит лучше понять механизмы его развития и разработать новые методы лечения.
[Фото: Freepik / Magnific.com]
