В продължение на повече от 700 милиона години кръвта, циркулираща през животинските тела - включително и през човешките - носи дълбока еволюционна история, запечатана в клетъчния ѝ състав. Неотдавнашни изследвания, ръководени от екип от Университета в Киото, разкриват забележителна хроника на еволюцията на кръвните клетки, проследявайки произхода им до едноклетъчните предци от зората на многоклетъчността. Това ново проучване не само задълбочава познанията за хематологичното и имунологичното развитие, но и реконструира еволюционния път, който е изковал кръвните клетки, необходими за оцеляването на животните.
Всички животни притежават кръвни клетки, но разнообразието от линии и функции на тези клетки отразява сложния еволюционен натиск, с който се е сблъсквал всеки вид. Въпреки напредъка в молекулярната биология, еволюционните основи на кръвните клетки - как са се появили и са се специализирали такива разнообразни клетъчни типове - остават неясни. В стремежа си да осветлят този тъмен ъгъл на еволюционната биология, учените от Университета в Киото разработват иновативен метод за систематичен анализ на моделите на генна експресия в спектър от линии на кръвни клетки от множество животински видове.
Централно място в техния подход заема сравнителният анализ на транскриптомни данни, за да се създадат филогенетични дървета, които да покажат еволюционните връзки между типовете кръвни клетки. Нестандартно, изследователите включват едноклетъчни организми в тази рамка, за да установят генетични общи черти, свързващи едноклетъчния живот и кръвните клетки на многоклетъчните животни. Това смело включване им позволява да позиционират произхода на кръвните клетки здраво в по-широкия еволюционен наратив, който се простира от едноклетъчни до сложни организми.
я, транскриптомът може да варира в зависимост от условията на околната среда.
Организми, анализирани в новото проучване, и техните кръвни клетъчни линии. Гръбначните животни имат множество хематопоетични линии, но по-малко линии се откриват при безгръбначните животни. Макрофагите са често срещани при почти всички животни, но клетките убийци с цитотоксичност са ограничени до по-тесни кладове. Някои едноклетъчни еукариоти са известни с това, че се държат като макрофаги с фагоцитен потенциал. Er - еритроцит; Mac - макрофаг; Mono - моноцит; Neut - неутрофил; Thromb - тромбоцит. Кредит: Kyoto University research publication in Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2528110123
Новите анализи разкриват, че сред съвременните кръвни клетки, макрофагите показват профил на генна експресия, най-близък до този на едноклетъчните организми. Макрофагите са специализирани имунни клетки, чиято основна функция е да поглъщат и усвояват клетъчни остатъци и патогени чрез процеса фагоцитоза.
Тази забележителна прилика предполага, че макрофагоподобните клетки са формирали първичния тип кръвни клетки в началото на многоклетъчния живот, приблизително съвпадайки с появата на животните преди около 700 милиона години.
Ключов ген, наречен FOS, който се експресира постоянно в различни типове и видове кръвни клетки, действа като молекулярен маркер на това древно наследство. Проследяването на FOS до едноклетъчните предци показва, че тези ранни организми вече са притежавали генетични планове, по-късно използвани за развитие на кръвни клетки. Това еволюционно рециклиране на гени подчертава жизненоважен механизъм, чрез който възниква сложността: чрез модификация и специализация на съществуващите молекулярни инструменти.
След появата на макрофагите еволюционното дърво се разклонява.
Мастоцитите, с основна роля при алергични реакции, защитата срещу паразити и заздравяването на рани, се отделят от макрофагалната линия. По-специализираните Т-клетки и еритроцити - отговорни съответно за адаптивния имунитет и транспорта на кислород - след това еволюират от предците на мастоцитите. Междувременно В-клетките се разклоняват независимо от макрофагите след първоначалната сегрегация на мастоцитите, като по този начин оформят разнообразния репертоар от имунни компоненти на гръбначните, наблюдавани днес.
Схематична илюстрация на еволюцията на кръвни клетки от едноклетъчни предци. Er - еритроцит; Mac - макрофаг; Mono - моноцит; Neut - неутрофил; Thromb - тромбоцит. Кредит: Kyoto University research publication in Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2528110123
Това филогенетично пренасочване оспорва конвенционалните перспективи, които позиционират типовете кръвни клетки като отделни единици.
Всъщност, то представя кръвните клетки като еволюционна мозайка, интегрираща древни генетични черти с новоразвити функционалности. Поетапната диверсификация, изяснена от екипа от Киото, рисува динамична картина, където имунните и кръвоносните клетки са преплетени през дълга еволюция, отразявайки адаптивния натиск за борба с инфекциите и поддържане на хомеостазата.
Чрез реконструкция на подробно родословно дърво на кръвните клетки, обхващащо стотици милиони години, изследването подчертава как пътищата на диференциация в съвременните хематопоетични системи на гръбначните отразяват дълбокото наследство на едноклетъчните предци.
Подобна еволюционна перспектива не само разширява разбирането ни за биологията на кръвните клетки, но и качествено информира имунологията и патогенезата на заболяванията, намеквайки за генетични механизми на предците, които могат да повлияят на чувствителността и резистентността към съвременни патогени и злокачествени заболявания.
Този важен етап стана възможен благодарение на пробиви в профилирането на транскриптоми и компютърната филогенетика, позволяващи сравнения между видове, които преди това бяха замъглени от липсата на всеобхватни геномни набори от данни. Разработената методология обещава нови възможности за анализиране на еволюционния произход на патологии като рака, чиито клетъчни основи са тясно свързани с програми за развитие и еволюция, вградени в кръвните и имунните клетки.
Според ръководителят на екипа Хироши Кавамото (Hiroshi Kawamoto), дълбокото осъзнаване, че циркулиращите кръвни клетки въплъщават жив запис на еволюционната история, обхващаща 700 милиона години, е интелектуално и емоционално вълнуващо. Тази концепция преодолява пропастта между древните форми на живот и съвременните хора, основавайки нашето биологично съществуване в континуум от клетъчни иновации и адаптации.
Тези открития отбелязват интимната ни връзка с далечни предци, породена от разглеждането на кръвните клетки като носители на наследство от едноклетъчни организми. Чрез декодиране на генетичните нишки, преплитащи се през времето, това изследване укрепва моста между еволюционната теория и съвременната биомедицинска наука, смята първият автор Йосуке Нагахата (Yosuke Nagahata).
В крайна сметка, изследването на екипа от университета в Киото не само развива еволюционната биология, но и поставя фундаментална рамка за биомедицински изследвания, с потенциал за разкриване на сложни заболявания и стимулиране на иновативно развитие на терапиите.
Като се вглеждаме в микроскопичните хроники, вписани в кръвта ни, ние получаваме както научна, така и философска оценка за трайното наследство на живота - кръвна линия, изкована в тигела на далечно еволюционно минало.
Справка: Y. Nagahata, Y. Nishimura, R. Kaitani, J. C. K. Leong, I. Oda-Ishii, H. Kohtsuka, S. Abe, T. Ishida, M. Carmona-Rivas, S. R. Najle, E. Casacuberta, K. Ikuta, T. Miura, M. Ogasawara, N. Irie, Y. Satou, I. Ruiz-Trillo, H. Kawamoto, ; Animals have expanded the evolutionary legacy of unicellular ancestors in blood cells, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (23) e2528110123, https://doi.org/10.1073/pnas.2528110123 (2026).
Източник: Tracing 700 Million Years of Blood Cell Evolution, Bioengineer
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Ще спре ли смъртта на момиче китайския възход в генното редактиране
dolivo
Колко бързо става квантовото вплитане? Учени го изследват в атосекунден мащаб
Bai Tanas
Защо бамята е толкова слузеста?
БотоксПутю
В скална формация на Марс е открит органичен въглерод