Учёные выяснили, что созревание клеток крови человека повторяет 700 миллионов лет эволюции

Японские учёные из Киотского университета совершили открытие, которое меняет представление о происхождении крови человека. Согласно результатам нового исследования, процесс созревания клеток крови в нашем костном мозге в точности повторяет эволюционный путь, который прошли живые организмы за последние 700 миллионов лет — от простейших одноклеточных до современных людей.

Чтобы прийти к такому выводу, исследователи разработали новый аналитический метод, позволяющий сравнивать профили экспрессии генов у различных групп животных и одноклеточных организмов. Главная цель состояла в том, чтобы определить, когда именно впервые появились клетки крови и как в ходе эволюции они разделились на специализированные типы, обеспечивающие защиту нашего организма сегодня.

Ответы оказались записаны в нашей ДНК. Команда под руководством Хироси Кавамото отследила судьбу конкретного гена под названием FOS, который характерен для всех современных клеток крови. Выяснилось, что этот ген возник ещё у одноклеточного организма, жившего 700 миллионов лет назад. Этот временной рубеж идеально совпадает с зарождением многоклеточных животных. Когда древние одноклеточные организмы начали объединяться, формируя первых многоклеточных существ, они не изобретали новые механизмы с нуля, а перепрофилировали свой старый генетический материал для создания первых клеток крови.

Среди всех клеток крови человека макрофаги — клетки-пожиратели, которые поглощают отмершие клетки и патогены — наиболее близки к тем древнейшим одноклеточным предкам. Это с большой вероятностью указывает на то, что первые клетки крови на планете были похожи на макрофагов-разведчиков. В дальнейшем эволюция пошла более изобретательным путём. Благодаря новой технике картирования, учёные смогли проследить, как генеалогическое древо клеток крови ветвилось на протяжении миллионов лет. Сначала от ранних макрофагов отделились тучные клетки (мастоциты). Позже эти клетки снова разделились, дав начало красным кровяным тельцам и прототипам Т-клеток. Тем временем прототипы В-клеток также обособились от линии макрофагов.

Самое удивительное заключается в том, что каждый раз, когда наш организм создаёт новые клетки крови, он как будто перематывает время назад и заново проживает этот эпический 700-миллионолетний путь развития. Хироси Кавамото, руководитель исследовательской группы, признался: «Я глубоко тронут этими результатами, которые представляют собой кульминацию нашей работы и иллюстрируют, что пути дифференцировки клеток крови позвоночных отражают 700-миллионолетнюю эволюционную историю этих клеток». Первый автор исследования Йосуке Нагахата, который сейчас работает в Институте эволюционной биологии в Испании, добавил: «Когда я осознаю, что это наследие столь давних времён циркулирует внутри моего тела в виде клеток крови, я чувствую себя ближе к нашим далёким предкам».

Авторы исследования подчёркивают, что циркулирующие в нашей крови клетки иммунной системы являются успешным и живым продолжением генетического наследия, переданного нам древними одноклеточными предками. Разработанный метод может найти применение и в медицинских исследованиях, в частности для отслеживания эволюционных корней сложных заболеваний, включая рак. Учёные надеются, что, изучая развитие этих болезней через эволюционную призму, они смогут глубже понять лежащие в их основе клеточные механизмы, что в будущем проложит путь к созданию новых, более эффективных методов лечения.