Νέα μελέτη υποστηρίζει ότι η προέλευση των κυττάρων του αίματος μπορεί να φτάνει πίσω 700 εκατ. χρόνια, πολύ πριν από την εμφάνιση ανθρώπων, δεινοσαύρων ή ψαριών
Πολύ πριν υπάρξουν άνθρωποι, δεινόσαυροι ή ακόμη και ψάρια, αρχαίοι μονοκύτταροι οργανισμοί μπορεί ήδη να έφεραν το γενετικό σχέδιο για ένα από τα σημαντικότερα συστήματα του σώματος: το αίμα.
Νέα μελέτη του Πανεπιστημίου του Kyoto υποδηλώνει ότι η προέλευση των κυττάρων του αίματος εκτείνεται περίπου 700 εκατ. χρόνια πίσω, σε μια εποχή κατά την οποία τα πρώτα πολυκύτταρα ζώα μόλις άρχιζαν να εμφανίζονται.
Ιχνηλατώντας την εξελικτική ιστορία των ανοσοποιητικών κυττάρων και των κυττάρων του αίματος σε διάφορα είδη, οι ερευνητές βρήκαν στοιχεία ότι τμήματα του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να έχουν κληρονομηθεί από μικροσκοπικούς προγόνους που έζησαν πολύ πριν εξελιχθεί η σύνθετη ζωή.
Σήμερα, το αίμα κάνει πολύ περισσότερα από το να μεταφέρει οξυγόνο. Τα κύτταρά του κυνηγούν παθογόνα, επιδιορθώνουν κατεστραμμένους ιστούς, πυροδοτούν φλεγμονή και συντονίζουν την ανοσολογική άμυνα.
Όμως, παρά τις δεκαετίες έρευνας για το πώς λειτουργούν τα κύτταρα του αίματος, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να απαντήσουν σε ένα πιο θεμελιώδες ερώτημα: από πού προήλθαν αρχικά αυτά τα κύτταρα;
Για να το ερευνήσει, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια νέα μέθοδο σύγκρισης της γονιδιακής δραστηριότητας σε διαφορετικά ζωικά είδη και τύπους κυττάρων.
Στη συνέχεια χρησιμοποίησε αυτά τα δεδομένα για να δημιουργήσει εξελικτικά οικογενειακά δέντρα, που χαρτογραφούν πώς οι γενεαλογικές γραμμές των κυττάρων του αίματος μπορεί να εμφανίστηκαν και να διαφοροποιήθηκαν μέσα σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Σε αντίθεση με πολλές προηγούμενες μελέτες, οι ερευνητές συμπεριέλαβαν επίσης μονοκύτταρους οργανισμούς στην ανάλυσή τους, επιτρέποντάς τους να αναζητήσουν γενετικές συνδέσεις μεταξύ των σύγχρονων κυττάρων του αίματος και της αρχαίας μονοκύτταρης ζωής.
Στοιχεία από αρχαία γονίδια
Μεταξύ των ανθρώπινων γενεαλογικών γραμμών κυττάρων αίματος που εξετάστηκαν, τα μακροφάγα εμφάνισαν τις ισχυρότερες ομοιότητες με μονοκύτταρους οργανισμούς. Αυτό υποδηλώνει ότι τα πρώτα κύτταρα αίματος μπορεί να έμοιαζαν με μακροφάγα.
Οι ερευνητές επίσης ιχνηλάτησαν το γονίδιο FOS, το οποίο εκφράζεται ευρέως στα κύτταρα του αίματος σε διάφορα ζωικά είδη, πίσω σε έναν μονοκύτταρο πρόγονο που έζησε περίπου 700 εκατ. χρόνια πριν.
Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι τα πρώτα κύτταρα αίματος εμφανίστηκαν περίπου την ίδια περίοδο κατά την οποία άρχισαν να εμφανίζονται τα πολυκύτταρα ζώα.
Η μελέτη δείχνει ότι τα πρώιμα ζώα μπορεί να σχημάτισαν τα πρώτα κύτταρα αίματος επαναχρησιμοποιώντας γενετικό υλικό που είχαν κληρονομήσει από μονοκύτταρους προγόνους.
Η ανάλυση υποδηλώνει επίσης ότι τα μαστοκύτταρα αργότερα διαφοροποιήθηκαν από τα μακροφάγα, και στη συνέχεια εμφανίστηκαν πρωτοτυπικά Τ κύτταρα και ερυθρά αιμοσφαίρια από τα μαστοκύτταρα.
Τα πρωτοτυπικά Β κύτταρα φαίνεται ότι διακλαδώθηκαν από τα μακροφάγα μετά τον διαχωρισμό των μαστοκυττάρων.
Μια βιολογική κληρονομιά 700 εκατ. ετών
Ανασυνθέτοντας το εξελικτικό οικογενειακό δέντρο των κυττάρων του αίματος σε βάθος 700 εκατ. ετών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ίχνη αυτής της αρχαίας ιστορίας παραμένουν ενσωματωμένα στις αναπτυξιακές διαδρομές των σύγχρονων κυττάρων του αίματος.
Η μελέτη υποδηλώνει ότι τα κύτταρα του αίματος και του ανοσοποιητικού που κυκλοφορούν σήμερα στα σπονδυλωτά αποτελούν μέρος μιας βιολογικής κληρονομιάς που μεταβιβάστηκε από μονοκύτταρους προγόνους.
«Νιώθω βαθιά συγκίνηση για αυτά τα ευρήματα, τα οποία αντιπροσωπεύουν την κορύφωση της δουλειάς μας και δείχνουν ότι οι διαδρομές διαφοροποίησης των κυττάρων του αίματος των σπονδυλωτών αντανακλούν την εξελικτική ιστορία 700 εκατ. ετών αυτών των κυττάρων», λέει ο επικεφαλής της ομάδας Hiroshi Kawamoto.
«Όταν συνειδητοποιώ ότι αυτή η κληρονομιά από τόσο παλιά κυκλοφορεί μέσα στο σώμα μου ως κύτταρα αίματος, νιώθω πιο κοντά στους μακρινούς μας προγόνους», προσθέτει ο πρώτος συγγραφέας Yosuke Nagahata του Ινστιτούτου Εξελικτικής Βιολογίας στην Ισπανία.
Οι ερευνητές λένε ότι η μέθοδος που αναπτύχθηκε για αυτή τη μελέτη θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να διερευνήσουν την εξελικτική προέλευση ασθενειών όπως ο καρκίνος, ενδεχομένως βελτιώνοντας την κατανόηση των μηχανισμών της νόσου και υποστηρίζοντας την ανάπτυξη νέων θεραπειών.
www.bankingnews.gr
Νέα μελέτη του Πανεπιστημίου του Kyoto υποδηλώνει ότι η προέλευση των κυττάρων του αίματος εκτείνεται περίπου 700 εκατ. χρόνια πίσω, σε μια εποχή κατά την οποία τα πρώτα πολυκύτταρα ζώα μόλις άρχιζαν να εμφανίζονται.
Ιχνηλατώντας την εξελικτική ιστορία των ανοσοποιητικών κυττάρων και των κυττάρων του αίματος σε διάφορα είδη, οι ερευνητές βρήκαν στοιχεία ότι τμήματα του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να έχουν κληρονομηθεί από μικροσκοπικούς προγόνους που έζησαν πολύ πριν εξελιχθεί η σύνθετη ζωή.
Σήμερα, το αίμα κάνει πολύ περισσότερα από το να μεταφέρει οξυγόνο. Τα κύτταρά του κυνηγούν παθογόνα, επιδιορθώνουν κατεστραμμένους ιστούς, πυροδοτούν φλεγμονή και συντονίζουν την ανοσολογική άμυνα.
Όμως, παρά τις δεκαετίες έρευνας για το πώς λειτουργούν τα κύτταρα του αίματος, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να απαντήσουν σε ένα πιο θεμελιώδες ερώτημα: από πού προήλθαν αρχικά αυτά τα κύτταρα;
Για να το ερευνήσει, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια νέα μέθοδο σύγκρισης της γονιδιακής δραστηριότητας σε διαφορετικά ζωικά είδη και τύπους κυττάρων.
Στη συνέχεια χρησιμοποίησε αυτά τα δεδομένα για να δημιουργήσει εξελικτικά οικογενειακά δέντρα, που χαρτογραφούν πώς οι γενεαλογικές γραμμές των κυττάρων του αίματος μπορεί να εμφανίστηκαν και να διαφοροποιήθηκαν μέσα σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Σε αντίθεση με πολλές προηγούμενες μελέτες, οι ερευνητές συμπεριέλαβαν επίσης μονοκύτταρους οργανισμούς στην ανάλυσή τους, επιτρέποντάς τους να αναζητήσουν γενετικές συνδέσεις μεταξύ των σύγχρονων κυττάρων του αίματος και της αρχαίας μονοκύτταρης ζωής.
Στοιχεία από αρχαία γονίδια
Μεταξύ των ανθρώπινων γενεαλογικών γραμμών κυττάρων αίματος που εξετάστηκαν, τα μακροφάγα εμφάνισαν τις ισχυρότερες ομοιότητες με μονοκύτταρους οργανισμούς. Αυτό υποδηλώνει ότι τα πρώτα κύτταρα αίματος μπορεί να έμοιαζαν με μακροφάγα.
Οι ερευνητές επίσης ιχνηλάτησαν το γονίδιο FOS, το οποίο εκφράζεται ευρέως στα κύτταρα του αίματος σε διάφορα ζωικά είδη, πίσω σε έναν μονοκύτταρο πρόγονο που έζησε περίπου 700 εκατ. χρόνια πριν.
Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι τα πρώτα κύτταρα αίματος εμφανίστηκαν περίπου την ίδια περίοδο κατά την οποία άρχισαν να εμφανίζονται τα πολυκύτταρα ζώα.
Η μελέτη δείχνει ότι τα πρώιμα ζώα μπορεί να σχημάτισαν τα πρώτα κύτταρα αίματος επαναχρησιμοποιώντας γενετικό υλικό που είχαν κληρονομήσει από μονοκύτταρους προγόνους.
Η ανάλυση υποδηλώνει επίσης ότι τα μαστοκύτταρα αργότερα διαφοροποιήθηκαν από τα μακροφάγα, και στη συνέχεια εμφανίστηκαν πρωτοτυπικά Τ κύτταρα και ερυθρά αιμοσφαίρια από τα μαστοκύτταρα.
Τα πρωτοτυπικά Β κύτταρα φαίνεται ότι διακλαδώθηκαν από τα μακροφάγα μετά τον διαχωρισμό των μαστοκυττάρων.
Μια βιολογική κληρονομιά 700 εκατ. ετών
Ανασυνθέτοντας το εξελικτικό οικογενειακό δέντρο των κυττάρων του αίματος σε βάθος 700 εκατ. ετών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ίχνη αυτής της αρχαίας ιστορίας παραμένουν ενσωματωμένα στις αναπτυξιακές διαδρομές των σύγχρονων κυττάρων του αίματος.
Η μελέτη υποδηλώνει ότι τα κύτταρα του αίματος και του ανοσοποιητικού που κυκλοφορούν σήμερα στα σπονδυλωτά αποτελούν μέρος μιας βιολογικής κληρονομιάς που μεταβιβάστηκε από μονοκύτταρους προγόνους.
«Νιώθω βαθιά συγκίνηση για αυτά τα ευρήματα, τα οποία αντιπροσωπεύουν την κορύφωση της δουλειάς μας και δείχνουν ότι οι διαδρομές διαφοροποίησης των κυττάρων του αίματος των σπονδυλωτών αντανακλούν την εξελικτική ιστορία 700 εκατ. ετών αυτών των κυττάρων», λέει ο επικεφαλής της ομάδας Hiroshi Kawamoto.
«Όταν συνειδητοποιώ ότι αυτή η κληρονομιά από τόσο παλιά κυκλοφορεί μέσα στο σώμα μου ως κύτταρα αίματος, νιώθω πιο κοντά στους μακρινούς μας προγόνους», προσθέτει ο πρώτος συγγραφέας Yosuke Nagahata του Ινστιτούτου Εξελικτικής Βιολογίας στην Ισπανία.
Οι ερευνητές λένε ότι η μέθοδος που αναπτύχθηκε για αυτή τη μελέτη θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να διερευνήσουν την εξελικτική προέλευση ασθενειών όπως ο καρκίνος, ενδεχομένως βελτιώνοντας την κατανόηση των μηχανισμών της νόσου και υποστηρίζοντας την ανάπτυξη νέων θεραπειών.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών