ανακάλυψη δείχνει επίσης γιατί οι επιστήμονες επωφελούνται από τη μελέτη οργανισμών πέρα από τα παραδοσιακά μοντέλα που χρησιμοποιούνται στη βιοϊατρική έρευνα. Τα αρχαία ζώα όπως οι θαλάσσιες ανεμώνες μπορούν να διατηρήσουν εξελικτικές καινοτομίες που μπορεί να παραμένουν κρυφές όταν η έρευνα επικεντρώνεται κυρίως σε ανθρώπους, ποντίκια και άλλα γνωστά εργαστηριακά είδη.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι θαλάσσιες ανεμώνες καταπολεμούν τους ιούς με μια απροσδόκητη ανοσολογική στρατηγική, αποκαλύπτοντας ότι η εξέλιξη μπορεί να έχει εφεύρει περισσότερους από έναν τρόπους για να σταματήσει τις λοιμώξεις.
Το άγνωστο σύστημα
Οι ερευνητές εντόπισαν ένα προηγουμένως άγνωστο αντιιικό αμυντικό σύστημα στις θαλάσσιες ανεμώνες, αποκαλύπτοντας ότι τα ζώα μπορεί να μην βασίζονται σε μία μόνο εξελικτική στρατηγική για την αντίσταση στους ιούς. Η ομάδα διαπίστωσε ότι μια πρωτεΐνη που μοιάζει με ένα σημαντικό μέρος του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος εκτελεί την αντίθετη λειτουργία στις θαλάσσιες ανεμώνες. Ακόμα κι έτσι, η πρωτεΐνη εξακολουθεί να είναι απαραίτητη για να αμυνθούν αποτελεσματικά τα ζώα.
Η ανακάλυψη αμφισβητεί μακροχρόνιες ιδέες για το πώς εξελίχθηκε η αντιιική ανοσία και υποδηλώνει ότι διαφορετικοί κλάδοι του ζωικού βασιλείου ανέπτυξαν θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους για τον έλεγχο των ιογενών λοιμώξεων.
Ένα εκπληκτικό ανοσοποιητικό σύστημα στις θαλάσσιες ανεμώνες
Η μελέτη διεξήχθη από τον υποψήφιο διδάκτορα Ton Sharoni και τον καθηγητή Yehu Moran του Εβραϊκού Πανεπιστημίου της Ιερουσαλήμ, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Σάρλοτ. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Nature Ecology & Evolution, περιγράφει έναν προηγουμένως άγνωστο αντιιικό μηχανισμό στις θαλάσσιες ανεμώνες.
Οι ιοί αποτελούν μια συνεχή απειλή για τους οργανισμούς σε όλο τον ζωντανό κόσμο. Στους ανθρώπους και σε άλλα σπονδυλωτά, μια σημαντική αντιιική οδός εξαρτάται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται MAVS. Όταν τα κύτταρα ανιχνεύουν έναν ιικό εισβολέα, η MAVS βοηθά στην ενεργοποίηση της ανοσολογικής άμυνας.
Οι επιστήμονες ήθελαν να μάθουν πόσο πίσω φτάνει αυτός ο τύπος προστασίας στην εξέλιξη των ζώων. Οι θαλάσσιες ανεμώνες προσφέρουν μια ιδιαίτερα χρήσιμη ευκαιρία για να διερευνήσουν αυτό το ερώτημα, επειδή η γενεαλογία τους διαχωρίστηκε από αυτήν που τελικά παρήγαγε τους ανθρώπους πριν από περισσότερα από 600 εκατομμύρια χρόνια. Είναι επίσης στενά συνδεδεμένες με τα κοράλλια και τις μέδουσες, καθιστώντας τες πολύτιμα μοντέλα για τη μελέτη της πρώιμης ιστορίας της ανοσίας των ζώων.
Μια οικεία πρωτεΐνη με την αντίθετη λειτουργία
Κατά τη διάρκεια της μελέτης, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια πρωτεΐνη που ονόμασαν CARDIB (πρωτεΐνη δέσμευσης αναστολέα CARD). Η δομή του έμοιαζε πολύ με αυτή του MAVS, αρχικά υποδηλώνοντας ότι μπορεί να είναι μια αρχαία μορφή του ίδιου αντιικού συστήματος που χρησιμοποιείται από τους ανθρώπους.
Τα πειράματα, ωστόσο, αποκάλυψαν κάτι πολύ διαφορετικό.
«Όλα σχετικά με το CARDIB υποδηλώνουν ότι θα έπρεπε να λειτουργεί όπως το MAVS», δήλωσε ο καθηγητής Yehu Moran, επικεφαλής του Τμήματος Οικολογίας, Εξέλιξης και Συμπεριφοράς στο Εβραϊκό Πανεπιστήμιο. «Αντίθετα, ανακαλύψαμε ότι κάνει ακριβώς το αντίθετο. Αντί να ενεργοποιεί τις αντιικές άμυνες, το CARDIB κανονικά τις καταστέλλει».
Η αφαίρεση του CARDIB επιδείνωσε τις λοιμώξεις
Για να το ανακαλύψουν, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν την επεξεργασία γονιδίων CRISPR για να αφαιρέσουν το CARDIB από τις θαλάσσιες ανεμώνες. Στη συνέχεια, εξέθεσαν τα τροποποιημένα ζώα σε ιογενείς απειλές. Τα αποτελέσματα ήταν απροσδόκητα. Οι θαλάσσιες ανεμώνες χωρίς CARDIB ήταν πολύ λιγότερο ικανές να ελέγξουν τη μόλυνση. Οι ιοί αναπαράγονταν πιο εύκολα, οι αντιιικές άμυνες δεν ενεργοποιούνταν κανονικά και τα ζώα έχασαν μεγάλο μέρος της ικανότητάς τους να αντιστέκονται στους εισβολείς ιούς.
«Τα αποτελέσματα ήταν εντελώς αντιφατικά», δήλωσε ο Sharoni. «Παρόλο που το CARDIB λειτουργεί ως φρένο στο ανοσοποιητικό σύστημα υπό κανονικές συνθήκες, αυτό το φρένο αποδεικνύεται απαραίτητο για την ανάπτυξη μιας αποτελεσματικής αντιιικής απόκρισης».
Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι θαλάσσιες ανεμώνες χρησιμοποιούν μια αντιιική οδό που διαφέρει θεμελιωδώς από αυτήν που βρίσκεται στους ανθρώπους, παρόλο που ορισμένα από τα μοριακά μέρη μοιάζουν αξιοσημείωτα.
Το αμυντικό σύστημα λειτουργεί επίσης στη φύση
Οι ερευνητές διερεύνησαν στη συνέχεια εάν η οδός είχε σημασία πέρα από τα ελεγχόμενα εργαστηριακά πειράματα. Γενετικώς τροποποιημένες θαλάσσιες ανεμώνες μεταφέρθηκαν από εσωτερικά ενυδρεία σε εξωτερικά θαλάσσια μεσόκοσμα στη Νότια Καρολίνα. Αυτά τα συστήματα τροφοδοτούνταν με φυσικό νερό εκβολών ποταμών, εκθέτοντας τα ζώα στην μεγάλη ποικιλία ιών και μικροοργανισμών που θα συναντούσαν σε ένα πραγματικό παράκτιο περιβάλλον.
Μέσα σε λίγες μέρες, οι θαλάσσιες ανεμώνες που δεν είχαν CARDIB και άλλα σχετικά αντιιικά γονίδια μετέφεραν σημαντικά περισσότερους ιούς από τα φυσιολογικά ζώα. Ένα ανοσοποιητικό γονίδιο που φαινόταν μόνο μέτρια σημαντικό στο εργαστήριο αποδείχθηκε σαφώς σημαντικό υπό φυσικές συνθήκες.
Η εξέλιξη βρήκε περισσότερες από μία λύσεις
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η εξέλιξη των ζώων δεν διατήρησε ένα καθολικό αντιιικό σύστημα. Αντ' αυτού, ξεχωριστές γενεαλογικές γραμμές ζώων μπορεί να έχουν αναπτύξει ξεχωριστή μοριακή μέθοδο για την αναγνώριση ιών και την αποτροπή της εξάπλωσής τους.
«Οι άνθρωποι και οι θαλάσσιες ανεμώνες χρειάζονται προστασία από ιούς, αλλά αυτή η εργασία δείχνει ότι η εξέλιξη μπορεί να οργανώσει αυτές τις άμυνες με θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους», πρόσθεσε ο Moran.
Η ανακάλυψη δείχνει επίσης γιατί οι επιστήμονες επωφελούνται από τη μελέτη οργανισμών πέρα από τα παραδοσιακά μοντέλα που χρησιμοποιούνται στη βιοϊατρική έρευνα. Τα αρχαία ζώα όπως οι θαλάσσιες ανεμώνες μπορούν να διατηρήσουν εξελικτικές καινοτομίες που μπορεί να παραμένουν κρυφές όταν η έρευνα επικεντρώνεται κυρίως σε ανθρώπους, ποντίκια και άλλα γνωστά εργαστηριακά είδη.
Εξετάζοντας ένα ευρύτερο φάσμα ζωής, οι ερευνητές συνεχίζουν να αποκαλύπτουν απροσδόκητους τρόπους με τους οποίους η εξέλιξη έχει λύσει ορισμένες από τις πιο επίμονες προκλήσεις της βιολογίας.
www.worldenergynews.gr
