Морські ковзани втихомирили імунітет заради виношування дитинчат

У морських ковзанів і споріднених їм голкових риб, які виношують дитинчат всередині тіла, виявили комплекс пристосувань до вагітності, схожий на те, що відбувається в організмі вагітних жінок. Виявилося, що у риб так само, як і у людини, знижується активність деяких імунних шляхів. Тим не менш, вони прийшли до цього зовсім іншим шляхом: вони не тільки змінюють експресію генів, але і втратили деякі гени цілком. Дослідження опубліковано в журналі.

Вагітність створює безліч проблем для батьківського організму, і енергетичні витрати - лише одна з них. Набагато складніше утримати в рівновазі імунну систему, яка сприймає розвивається зародок як чужорідне тіло. У ссавців (в тому числі і у людини) існує кілька способів втихомирити імунітет. Наприклад, стовбурові клітини дитини можуть проникати в кістковий мозок матері і придушувати там запальну активність. А клітини, що покривають плаценту, можуть приховувати незвичні білки дитини від батьківського імунітету.

Проте ссавці - не найзручніший об'єкт для того, щоб з'ясувати, які з цих пристосувань ключові. Справа в тому, що у ссавців не збереглося перехідних форм між зовнішнім розвитком дитинчат і вагітністю. У той же час, серед хребетних вагітність виникала незалежно більше сотні разів, і серед них можна підібрати набагато більш відповідний об'єкт.

Олівія Рот (Olivia Roth) з Центру океанології Гельмгольца в Кілі разом з колегами зосередилася на рибах сімейства Іглові (до яких належать риби-ігли і морські ковзани). Всередині цього сімейства можна знайти різні види батьківства: одні прикріплюють ікру до свого живота зовні, інші захищають їх додатковими шкірними складками, треті виношують їх у спеціальних кишенях з аналогом плаценти. Ми вже писали про те, що за молекулярними ознаками це можна вважати повноцінною чоловічою вагітністю, і морські ковзани навіть обзавелися спеціальними генами, які відповідають за розщеплення оболонки ікринки.

Дослідники відсеквенували і порівняли геноми 14 видів голкових риб, у тому числі шість (по три представники пологів і) - з повноцінною вагітністю. Виявилося, що у цих шести видів зазнали змін гени комплексу МНС - головного механізму, за допомогою якого імунітет дізнається про присутність чужинця. Це група білків на поверхні клітин, в яких закріплені фрагменти внутрішньо- або позаклітинних молекул, з їх допомогою імунні клітини можуть сканувати внутрішньоклітинний вміст і розпізнавати клітку-носія чужорідних білків. Ссавці вміють придушувати експресію генів МНС у своїй плаценті, а представники пологів і пішли різними шляхами: перші тільки частково видозмінили гени цього комплексу, а другі ще й втратили деякі гени цілком.

Правда, скорочення торкнулися тільки генів МНС класу II - вони відповідають за презентацію позаклітинних антигенів. А ось гени МНС класу I, які демонструють імунним клітинам внутрішньоклітинні антигени, у видів з повноцінною вагітністю, навпаки, відрізняються підвищеним розмаїттям. Автори роботи виявили, що у пологів і число їхніх копій збільшено порівняно з іншими голковими рибами. Судячи з усього, це повинно компенсувати дефекти в роботі імунної системи. Позбутися її цілком для риб було б небезпечно - все-таки вони живуть у морській воді в оточенні безлічі мікробів.

Нарешті, дослідники задалися питанням, чи здатні голкові риби, подібно до ссавців, регулювати експресію своїх генів під час вагітності. Вони з'ясували, що у вагітних самців роду Syngnathus змінюється експресія 141 гена. При цьому багато з цих змін виявилися схожими на ті, що відбуваються в організмі вагітних жінок: ці гени відповідають за розвиток зародку, транспорт речовин від батька до потомства, сигнальний шлях прогестерону (гормону вагітності) і простагландінів (провоспальних молекул), а також каскад TOR - білкового комплексу, який змушує клітини ділитися, рости і запасати речовини.

Таким чином, автори роботи виявили, що хребетні з різних груп дотримуються схожих стратегій під час вагітності. Тим не менш, приходять вони до них різними шляхами - навіть у сусідніх видів голкових риб геном зазнає різних змін.

Раніше ми розповідали і про інші приклади турботливих батьків зі світу тварин: наприклад, такими несподівано виявилися шимпанзе. Від того, наскільки уважними до потомства будуть батьки-мармозетки, залежить здоров'я і вага їх дитинчат. А батьки-веслоногі жаби, як з'ясувалося, захищають своє потомство від канібалізму.