Дълго преди да се появят хората, динозаврите или дори рибите, древните едноклетъчни организми вероятно вече са притежавали генетичния код за една от най-важните системи в организма: кръвта.

Ново проучване от Университета в Киото предполага, че произходът на кръвните клетки се простира назад във времето до преди около 700 милиона години, до времето, когато първите многоклетъчни животни едва започвали да се появяват. Проследявайки еволюционната история на имунните и кръвните клетки при различните видове, изследователите откриха доказателства, че части от човешката имунна система може би са наследени от микроскопични предци, живели много преди да се развие сложният живот.

Днес кръвта прави много повече от това да транспортира кислород. Нейните клетки преследват патогени, възстановяват увредена тъкан, предизвикват възпаление и координират имунната защита. Но въпреки десетилетия на изследвания върху функционирането на кръвните клетки учените се мъчат да отговорят на един по-фундаментален въпрос: откъде изобщо са се появили тези клетки?

За целите на проучването изследователският екип разработи нов метод за сравняване на генната активност при различни животински видове и типове клетки. След това те използваха тези данни, за да изградят еволюционни родословни дървета, които проследяват как вероятно са възникнали и са се разнообразили линиите на кръвните клетки в продължение на стотици милиони години. За разлика от много предишни проучвания изследователите включиха в анализа си и едноклетъчни организми, което им позволи да търсят генетични връзки между съвременните кръвни клетки и древните едноклетъчни организми.

Сред изследваните линии на човешките кръвни клетки макрофагите показаха най-голяма прилика с едноклетъчните организми. Това подсказва, че най-ранните кръвни клетки вероятно са приличали на макрофаги.

Изследователите проследиха също така гена FOS, който се изразява широко в кръвните клетки при различни животински видове, чак до едноклетъчен предшественик, живял преди около 700 милиона години. Тяхното откритие сочи, че първите кръвни клетки са се появили приблизително по същото време, когато са започнали да се появяват многоклетъчните животни.

Проучването сочи, че ранните животни вероятно са образували първите кръвни клетки чрез повторно използване на генетичен материал, наследен от едноклетъчните им предци. Анализът също така предполага, че мастоцитите по-късно са се отделили от макрофагите, след което от мастоцитите са се появили прототипните Т-клетки и червените кръвни клетки. Изглежда, че прототипните В-клетки са се разклонили от макрофагите след отделянето на мастоцитите.

Чрез възстановяването на еволюционното родословно дърво на кръвните клетки за период от 700 милиона години изследователите установиха, че следи от тази древна история остават запечатани в пътищата на развитие на съвременните кръвни клетки. Проучването сочи, че кръвните и имунните клетки, циркулиращи днес в гръбначните животни, са част от биологичното наследство, предадено от едноклетъчните предци.

„Чувствам се дълбоко развълнуван от тези открития, които представляват кулминацията на нашата работа и илюстрират, че пътищата на диференциация на кръвните клетки на гръбначните животни отразяват 700-милионната еволюционна история на тези клетки“, казва ръководителят на екипа Хироши Кавамото.

„Когато осъзнавам, че това наследство от толкова отдавна циркулира в тялото ми под формата на кръвни клетки, се чувствам по-близо до нашите далечни предци“, добавя първият автор Йоске Нагахата от Института по еволюционна биология в Испания.

Изследователите твърдят, че методът, разработен за това проучване, би могъл да помогне на учените да изследват еволюционните корени на заболявания като рака, като потенциално подобри разбирането за механизмите на заболяванията и подпомогне разработването на нови методи на лечение.

Снимка: Unsplash/KyotoU, Yosuke Nagahata

Виж още: За пръв път създадоха абсолютния случаен принцип, който не зависи нито от физика, нито от алгоритми