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

Глубоководные удильщики отказались от приобретенного иммунитета ради партнера

Самка удильщика Melanocetus johnsonii с паразитическим самцом (внизу)

Edie Widder

Ученые проанализировали геномы десяти видов глубоководных удильщиков и выяснили, что некоторые виды утратили способность формировать приобретенный иммунитет. Причина заключается в необычной стратегии размножения этих рыб: их карликовые самцы прикрепляются к самкам и в некоторых случаях даже срастаются с ними. Чтобы избежать отторжения партнеров, удильщикам приходится отказываться от многих иммунных механизмов, а в самых экстремальных случаях речь идет о полном исчезновении приобретенного иммунитета. В статье для журнала Science ученые признают, что пока не знают, как рыбам удается защищать себя от болезней и патогенов.

Глубоководным животным довольно трудно найти партнера для размножения, но уникальное решение этой проблемы выработали удильщики из подотряда Ceratioidei. Самцы этих рыб превратились в карликов, которые прикрепляются к самке после встречи с ней. В некоторых случаях удильщик-самец через какое-то время возвращается к свободной жизни, однако у наиболее специализированных видов партнеры остаются вместе на всю жизнь, срастаясь кровеносными системами. Порой самка несет на себе сразу несколько паразитических самцов.

Ученых давно интересовало, почему иммунная система самки удильщика не воспринимает самца как чужеродный объект и не убивает его. Существует предположение, что удильщики снижают риск отторжения, по запаху выбирая наиболее генетически близкого партнера. Согласно другому объяснению, генетическое разнообразие глубоководных удильщиков настолько низкое, что слияние самца и самки не приводит к сильному иммунному ответу.

Разобраться в этом вопросе решила команда специалистов главе с Джереми Сванном (Jeremy B. Swann) из Института иммунобиологии и эпигенетики Общества Макса Планка. Исследователи проанализировали геномы 31 особи глубоководных удильщиков, которые принадлежали к десяти видам из разных семейств. Исследованные виды имеют разные стратегии размножения: у четырех самец прикрепляется к самке временно, у трех на одной самке постоянно паразитирует один самец и еще у трех одна самка может нести сразу несколько постоянных самцов-нахлебников. В качестве внешнего контроля исследователи использовали три вида удильщиков из подотрядов клоуновидных (Antennarioidei) и хаунаксовидных (Chaunacoidei), самцы которых имеют нормальные размеры.

Исследователи сосредоточили внимание на генах, связанных с работой приобретенного иммунитета. Оказалось, что необычная стратегия размножения заметно ослабила иммунную систему глубоководных удильщиков, причем эти изменения были симметричными у самок и самцов.

Даже виды, которые формируют временные связи с партнерами, отказались от части иммунных механизмов, основанных на использовании антител. Об этом свидетельствуют повреждения в гене aicda, который регулирует созревание антител. У паразитических удильщиков в дополнение к этому пострадал и клеточный иммунитет: в результате изменений в генах главного комплекса гистосовместимости и утраты двух генов рецепторов T-лимфоцитов они частично или полностью утратили цитотоксическую активность иммунных клеток. 

Как показал анализ, чем сильнее связь между самкой и самцами, тем слабее иммунная система удильщика. Если временно прикрепляющимся видам достаточно было частично подавить производство антител, то удильщики, чьи самки носят на себе сразу несколько самцов, полностью отказались от приобретенного иммунитета. Столь экстремальную адаптацию продемонстрировали два изученных вида, Photocorynus spiniceps и Haplophryne mollis. Помимо прочего, у них перестали работать гены RAG, участвующие в производстве антител. Считается, что они возникли около 500 миллионов лет назад и с тех пор присутствуют у всех позвоночных. 

Если бы с аналогичными потерями столкнулось млекопитающее, оно погибло бы в результате тяжелого иммунодефицита. Однако удильщикам удается выжить, несмотря на то, что они тоже сталкиваются с бактериями и паразитами. Ученые предполагают, что эти рыбы обходятся врожденным иммунитетом либо используют специфические защитные механизмы, например, основанные на белках интерферонах.

По мнению авторов, паразитические самцы независимо возникали в нескольких эволюционных линиях удильщиков. Это значит, что и соответствующие изменения генов, отвечающих за приобретенный иммунитет, происходили неоднократно. Скорее всего, сначала удильщики теряли часть таких генов и только потом начинали практиковать срастание с партнерами. 

Необычные стратегии размножения и отсутствие приобретенного иммунитета — не единственные необычные особенности глубоководных рыб. Некоторые из них приобрели сверхчерную кожу, которая отражает 99,96 процентов падающего света. По мнению ученых, такая окраска позволяет спрятаться от хищников или незаметно подкрасться к жертве.

Сергей Коленов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.