Иммунные функции обменяются на репродуктивный успех

Иммунные функции, обменяемые на репродуктивный успех
Самка особи глубоководных видов рыб Melanocetus johnsonii размером около 75 мм с самцом 23,5 мм большого размера на животе. Предоставлено: Эдит А. Уиддер.

Глубоководные рыболовы используют невероятную репродуктивную стратегию. Крошечные карликовые самцы становятся постоянно прикрепленными к относительно гигантским самкам, сливаются с их тканями и затем устанавливают общее кровообращение. Таким образом, самец становится полностью зависимым от самки в снабжении питательными веществами, как развивающийся плод в утробе матери или донорский орган у пациента после трансплантации. У рыб-рыболовов это необычное явление называется сексуальным паразитизмом и способствует репродуктивному успеху у этих животных, живущих в обширном пространстве глубокого моря, где в остальном редко встречаются самки и самцы.

Постоянное прикрепление самцов к самкам представляет собой форму анатомического соединения, которое иначе неизвестно в природе, за исключением редкого случая у генетически идентичных близнецов. Иммунная система представляет собой необычайное препятствие. Он атакует чужеродные ткани, так как разрушает клетки, зараженные патогенами. Просто посмотрите на трудности, связанные с трансплантацией органов у людей, что требует тщательного перекрестного сопоставления типов тканей доноров и реципиентов, а также иммунодепрессантов для обеспечения долгосрочной выживаемости трансплантата органа. Но как это возможно, что рыболовы так легко принимают друг друга, когда можно ожидать отторжения ткани?

Феномен сексуального паразитизма представляет собой загадку, существующую в течение 100 лет, с тех пор как в 1920 году исландский биолог по рыбному хозяйству обнаружил первую привязанную пару. Теперь ученые из Германии и США решили эту столетнюю головоломку и сообщать о своих выводах в научном журнале Science.

Ключевые функции иммунной системы исключены

Несколько лет назад Томас Бём, врач и иммунолог, работающий в Институте иммунобиологии и эпигенетики им. Макса Планка во Фрайбурге, Германия, и Теодор В. Питч, ихтиолог и всемирно известный эксперт по рыболовству, работающие в университете. Вашингтона в Сиэтле, отправился изучать геномы различных видов рыб Они начали с изучения структуры основных антигенов гистосовместимости (МНС). Эти молекулы находятся на поверхности клеток организма и сигнализируют иммунной системе, когда клетки заражены вирусом или бактерией. Чтобы убедиться, что все патогены эффективно распознаются, молекулы МНС чрезвычайно изменчивы, настолько, что трудно найти идентичные или почти идентичные формы у любых двух особей вида. Эта особенность лежит в основе проблемы с подбором тканей, которая мешает пересадке органов и костного мозга человека.

Интересно, что исследователи обнаружили, что рыболовы, которые используют постоянную привязанность, в значительной степени не функционируют в генах, которые кодируют эти молекулы МНС, как если бы они покончили с иммунным распознаванием в пользу слияния тканей. «Помимо этого необычного созвездия генов МНС, мы обнаружили, что функция киллерных Т-клеток, которые обычно активно уничтожают инфицированные клетки или атакуют чужеродные ткани во время процесса отторжения органов, также сильно притупилась, если не была полностью потеряна. Эти результаты намекают на Вероятность того, что иммунная система рыболовства была очень необычной среди десятков тысяч видов позвоночных, — говорит Джереми Суонн из MPI по иммунобиологии и эпигенетике и первый автор исследования.

Иммунные функции, обменяемые на репродуктивный успех
Самка вида Photocorynus spiniceps, 46 мм, с паразитическим самцом 6,2 мм, сросшимся со спиной. Предоставлено Теодором В. Питчем.

Выживание без приобретенных иммунных средств

После этих неожиданных открытий ученые предположили, что реорганизация иммунной системы рыб-рыболовов может быть еще более обширной, чем ожидалось. И действительно, дальнейшие исследования показали, что антитела, являющиеся вторым мощным оружием в арсенале иммунной защиты, также отсутствуют у некоторых видов рыболовов. «Для людей совокупная потеря важных иммунных средств, наблюдаемых у рыб-рыболовов, может привести к фатальному иммунодефициту», — говорит Томас Бём, директор MPI по иммунобиологии и эпигенетике и ведущий ученый проекта.

Тем не менее, рыболовы, очевидно, способны выживать без необходимых адаптивных иммунных функций. Таким образом, исследователи пришли к выводу, что животные используют значительно улучшенные врожденные средства для защиты от инфекций, что является неожиданным решением проблемы, с которой сталкиваются все живые существа. Действительно, до сих пор считалось, что партнерство с приобретенным и врожденным иммунитетом, как только оно сформировалось в процессе эволюции, не может быть распутано без серьезных последствий.

Иммунная система влияет на репродуктивную стратегию

Таким образом, исследование показывает, что, несмотря на несколько сотен миллионов лет коэволюционного партнерства врожденных и адаптивных функций, позвоночные могут выжить без адаптивных иммунных средств, ранее считавшихся незаменимыми. Мы предполагаем, что пока еще неизвестные эволюционные силы в первую очередь приводят к изменениям в иммунной системе, которые затем используются для эволюции сексуального паразитизма «, — говорит Томас Бём.

Интересно, что ученые считают, что среди их коллекции рыб они даже поймали один вид на пути к развитию сексуального паразитизма. «Мы находим удивительным, что необычный способ размножения был изобретен несколько раз независимо для этой группы рыб», — говорит Тед Питч из Вашингтонского университета.

Несмотря на то, что детали улучшенных врожденных иммунных средств у рыболовов-рыбок еще предстоит выяснить, результаты этого исследования указывают на потенциальные стратегии, которые улучшают врожденные иммунные средства у пациентов-людей, которые страдают от последствий врожденного или приобретенного нарушения иммунных средств. Следовательно, научное путешествие, которое началось с неясного наблюдения на борту рыболовного судна в средней Атлантике, неожиданно открывает новые возможности для лечения иммунных нарушений у людей.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *