Как эмбрион развивается в утробе матери – сложный процесс, который до сих пор остается загадкой. В частности, не решено, каким образом отцовская генетическая информация, которая также присутствует в эмбрионе, и возникающие клетки тела, основанные на их смешанном «шаблоне», переносятся материнской иммунной системой и не отвергаются при распознавании как чужеродные.
Хотя этот процесс сейчас хорошо изучен на людях, беременность в животном мире по-прежнему вызывает множество вопросов без ответа. Международная команда под руководством Центра океанографических исследований им. Гельмгольца GEOMAR в Киле интенсивно изучила уникальную мужскую беременность у 12 видов морских игл и морских коньков.
У некоторых видов самцы несут яйца только на стволе, у других они защищают их кожными лоскутами или даже плацентарными системами, которые снабжают потомство питательными веществами и кислородом.
«Сравнивая геномы иглобрюхов и морских коньков, мы обнаружили, что в ходе эволюции мужской беременности пути иммунной системы, ответственные за самопознание и несамостоятельность, значительно изменились», – объясняет д-р. Оливия Рот, из GEOMAR, первый автор статьи, которая теперь опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). «Более того, мы обнаружили, что гены, поддерживающие важные функции при беременности самок млекопитающих, также активируются при беременности самцов. Это говорит о том, что беременность, будь то мужская или женская, зависит от схожих молекулярных механизмов и что схожие гены изменяют свою функцию в процессе развития беременности ", – сказал доктор.
Рот продолжает.
Авторы подробно исследовали изменение генов так называемого главного комплекса гистосовместимости (MHC). MHC считается одним из важнейших нововведений в эволюции позвоночных. Есть два типа краеугольных камней так называемого адаптивного иммунитета, которые в конечном итоге могут вызвать запомненный иммунитет: путь MHC I и путь MHC II.
Оба они также играют важную роль у людей, например, в контексте трансплантации органов и возможных реакций отторжения.
Результаты настоящего исследования показывают, что семейство морских коньков и иглодержателей претерпело резкую модификацию своей иммунной системы и утратило второе плечо адаптивного иммунитета, MHC II. Вдобавок, как и у млекопитающих, во время беременности самцов у морских игл и морских коньков гены другого пути (MHC I) также подавляются, что дополнительно поддерживает толерантность эмбриона. «Потеря одной MHC-системы не звучит драматично для непрофессионала, но в отношении органа это было бы похоже на обнаружение новой группы рыб, которые могут выжить без печени», – говорит проф.
Доктор. Торстен Ройш из GEOMAR, один из ведущих авторов исследования. «Многие учебники по иммунологии сейчас нуждаются в модификации, – продолжает Торстен Ройш.
Подобная потеря, хотя и полностью независимая во время их эволюции, ранее сообщалась для трескоподобных рыб. Тем не менее, в отличие от трески, для которой остается загадкой, почему был утерян MHC II, потеря у морских игл и морских коньков связана с эволюцией уникальной мужской беременности.
Интересно, что гены, утраченные в иммунной системе иглобрюхов, кодируют именно те пути, которые атакуются вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). «Рыбки, которые выживают без этих критически важных функций иммунной системы, могут стать важной модельной системой для изучения естественных и связанных с болезнями дефицитов иммунной системы», -. Рот заключил.