Odporność adaptacyjna u kręgowców szczękowych i bezszczękowych
Wszystkie zwierzęta mają układ odpornościowy, ale tylko niektóre gatunki cechuje tak zwana odporność adaptacyjna. Charakteryzująca się swoistością i pamięcią immunologiczną odporność adaptacyjna występuje wyłącznie u kręgowców. I chociaż każdy kręgowiec korzysta z długoterminowej ochrony przed chorobami, jaką zapewnia odporność adaptacyjna, nie u wszystkich kręgowców występuje ten sam rodzaj układu odporności adaptacyjnej. Wynika to z faktu, że około 500 milionów lat temu kręgowce podzieliły się, ewoluując w dwie odrębne grupy, z których każda ma własną formę odporności adaptacyjnej. „Chociaż układy odpornościowe u kręgowców szczękowych, grupy, która obejmuje rekiny i ludzi, są dobrze scharakteryzowane, jeszcze wiele musimy się nauczyć na temat odporności adaptacyjnej u kręgowców bezszczękowych, takich jak minogi i śluzice” — mówi Thomas Boehm(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badacz z Instytutu Biologii im. Maxa Plancka(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Tybindze w Niemczech. Boehm, przy wsparciu projektu ImmUne, postawił sobie za cel zidentyfikowanie wspólnych zasad odpowiedzialnych za odporność adaptacyjną w obu liniach kręgowców przy jednoczesnym podkreśleniu krytycznych różnic. „Zasadniczo nasza praca polega na szukaniu wielu dróg prowadzących do Rzymu” — dodaje Boehm. Na realizację projektu badacze otrzymali dofinansowanie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Nowe spojrzenie na konwergentną ewolucję kręgowców
Wykorzystując eksperymenty z interferencją genetyczną u minogów i badając komplementację genetyczną u myszy, naukowcy byli w stanie przyjrzeć się bliżej konwergentnej ewolucji kręgowców. Na przykład w ramach projektu odkryto, że kluczowy gen kierujący procesem produkcji limfocytów T w grasicy, które odgrywają istotną rolę w obronie przed infekcjami, znajduje się w układach odpornościowych zarówno bezszczękowego minoga, jak i szczękowego gatunku siostrzanego. „Odkrycie to wskazuje, że pierwotne narządy limfoidalne i linie limfocytów są centralnym elementem odporności adaptacyjnej u kręgowców” — wyjaśnia Boehm.
Odnajdywanie podobieństw w układach odporności adaptacyjnej kręgowców
Innym obszarem podobieństwa między dwiema gałęziami kręgowców jest to, że obie wykorzystują te same enzymy (deaminazy cytydyny), aby pomóc w powstawaniu receptorów antygenowych, czyli białek powierzchniowych, które wyzwalają odpowiedź immunologiczną. Prowadzi to do wniosku, że to konwersja genowa, a nie rekombinacja elementów genetycznych przez inne typy enzymów edytujących genom, odpowiada za najstarszy ewolucyjnie mechanizm różnicowania somatycznego genów receptorów antygenowych. „Nasza praca dostarczyła nam niespodziewanych spostrzeżeń na temat ewolucyjnego pochodzenia procesu różnicowania somatycznego genów receptorów antygenowych — prawdopodobnie najbardziej rewolucyjnego aspektu odporności kręgowców” — podkreśla Boehm.
Zademonstrowanie wartości immunologii porównawczej
Chociaż istniały przesłanki, że układy odporności adaptacyjnej u kręgowców szczękowych i bezszczękowych mogą wykazywać pewne podobieństwa, projekt ImmUne to udowodnił. Przygotował również fundamenty pod przyszłe badania nad licznymi wariantami odporności adaptacyjnej, które można znaleźć u ponad 60 000 kręgowców — te prace umożliwiają odkrywanie wspólnych elementów składowych oraz identyfikację rozwiązań swoistych dla poszczególnych gatunków w zakresie obrony immunologicznej. „Nasze wyniki udowadniają wartość immunologii porównawczej w rozpoznawaniu ogólnych właściwości odporności adaptacyjnej i ustalaniu różnych dróg, które obrała przyroda, aby osiągnąć ten sam cel” — podsumowuje Boehm. „A to pokazuje również, jak ważne jest zachowanie różnorodności żywych stworzeń, ponieważ wyraźnie widać, że jest istotna, czy to bezpośrednio czy pośrednio, dla ludzkiego zdrowia i samopoczucia”.
Słowa kluczowe
ImmUne, odporność adaptacyjna, kręgowce, kręgowce szczękowe, kręgowce bezszczękowe, układ odpornościowy, ewolucja konwergentna, immunologia porównawcza
