Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Морские коньки усмирили иммунитет ради вынашивания детенышей

Owen Evans / flickr.com

У морских коньков и родственных им игловых рыб, которые вынашивают детенышей внутри тела, обнаружили комплекс приспособлений к беременности, похожий на то, что происходит в организме беременных женщин. Оказалось, что у рыб так же, как и у человека, снижается активность некоторых иммунных путей. Тем не менее, они пришли к этому совсем другим путем: они не только изменяют экспрессию генов, но и потеряли некоторые гены целиком. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Беременность создает множество проблем для родительского организма, и энергетические затраты — лишь одна из них. Гораздо сложнее удержать в равновесии иммунную систему, которая воспринимает развивающийся зародыш как инородное тело. У млекопитающих (в том числе и у человека) существует несколько способов усмирить иммунитет. Например, стволовые клетки ребенка могут проникать в костный мозг матери и подавлять там воспалительную активность. А клетки, покрывающие плаценту, могут скрывать непривычные белки ребенка от родительского иммунитета.

Тем не менее, млекопитающие — не самый удобный объект для того, чтобы выяснить, какие из этих приспособлений ключевые. Дело в том, что у млекопитающих не сохранилось переходных форм между внешним развитием детенышей и беременностью. В то же время, среди позвоночных беременность возникала независимо более сотни раз, и среди них можно подобрать гораздо более подходящий объект.

Оливия Рот (Olivia Roth) из Центра океанологии Гельмгольца в Киле вместе с коллегами сосредоточилась на рыбах семейства Игловые (к которым относятся рыбы-иглы и морские коньки). Внутри этого семейства можно найти самые разные виды отцовства: одни прикрепляют икру к своему животу снаружи, другие защищают их дополнительными кожными складками, третьи вынашивают их в специальных карманах с аналогом плаценты. Мы уже писали о том, что по молекулярным признакам это можно считать полноценной мужской беременностью, и морские коньки даже обзавелись специальными генами, которые отвечают за расщепление оболочки икринки.

Исследователи отсеквенировали и сравнили геномы 14 видов игловых рыб, в том числе шесть (по три представителя родов Hippocampus и Syngnathus) — с полноценной беременностью. Оказалось, что у этих шести видов претерпели изменения гены комплекса МНС — главного механизма, с помощью которого иммунитет узнает о присутствии чужака. Это группа белков на поверхности клеток, в которых закреплены фрагменты внутри- или внеклеточных молекул, с их помощью иммунные клетки могут сканировать внутриклеточное содержимое и распознавать клетку-носителя чужеродных белков. Млекопитающие умеют подавлять экспрессию генов МНС в своей плаценте, а представители родов Hippocampus и Syngnathus пошли разными путями: первые только частично видоизменили гены этого комплекса, а вторые еще и потеряли некоторые гены целиком.

Правда, сокращения коснулись только генов МНС класса II — они отвечают за презентацию внеклеточных антигенов. А вот гены МНС класса I, которые демонстрируют иммунным клеткам внутриклеточные антигены, у видов с полноценной беременностью, наоборот, отличаются повышенным разнообразием. Авторы работы обнаружили, что у родов Hippocampus и Syngnathus число их копий увеличено по сравнению с другими игловыми рыбами. Судя по всему, это должно компенсировать дефекты в работе иммунной системы. Лишиться ее целиком для рыб было бы опасно — все-таки они живут в морской воде в окружении множества микробов.

Наконец, исследователи задались вопросом, способны ли игловые рыбы, подобно млекопитающим, регулировать экспрессию своих генов во время беременности. Они выяснили, что у беременных самцов рода Syngnathus изменяется экспрессия 141 гена. При этом многие из этих изменений оказались похожи на те, что происходят в организме беременных женщин: эти гены отвечают за развитие зародыша, транспорт веществ от родителя к потомству, сигнальный путь прогестерона (гормона беременности) и простагландинов (провоспалительных молекул), а также каскад TOR — белкового комплекса, который заставляет клетки делиться, расти и запасать вещества.

Таким образом, авторы работы обнаружили, что позвоночные из разных групп придерживаются похожих стратегий во время беременности. Тем не менее, приходят они к ним разными путями — даже у соседних видов игловых рыб геном претерпевает разные изменения.

Ранее мы рассказывали и о других примерах заботливых отцов из мира животных: например, таковыми неожиданно оказались шимпанзе. От того, насколько внимательными к потомству будут отцы-мармозетки, зависит здоровье и вес их детенышей. А отцы-веслоногие лягушки, как выяснилось, защищают свое потомство от каннибализма.

Полина Лосева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.