خون ما حاوی بقایایی باستانی است که قدمتشان از کل جانوران بیشتر است
دانشمندان دریافته اند که سیستم خونی در حیوانات بازسازی و تکامل ابزارهای بیولوژیکی موجودات باستانی با بررسی گسترده داده های ژنتیکی است.
برای دانشمندانی که منشا حیات و تکامل سلول ها را مطالعه می کنند، خون یکی از شگفت انگیزترین اسرار زیست شناسی است. تقریباً همه حیوانات نوعی سیستم گردش خون دارند، اما سؤال اصلی این است که اولین گلبول های خون چگونه ظاهر شدند و از کجا آمده اند؟
یک گروه بین المللی از محققان به رهبری دانشگاه کیوتو در ژاپن سعی کرده اند به این سوال پاسخ دهند. آنها با بررسی گسترده تاریخچه تکاملی سلول های خونی، منشا این سلول ها را به حدود 700 میلیون سال پیش ردیابی کردند. یعنی زمانی بسیار زودتر از ظهور اولین حیوانات پیچیده.
نتیجه تحقیقات نشان می دهد که سلول های خونی پس از ظهور حیوانات چند سلولی به طور ناگهانی و مستقل ایجاد نشده اند. در عوض، به نظر میرسد طبیعت مجموعهای از ابزارهای ژنتیکی باستانی را که در اصل به موجودات تک سلولی باستانی تعلق داشتند، برداشته و آنها را در طول تکامل دوباره کار کرده و تقویت کرده است.
بررسی منشا خون کار ساده ای نیست. بسیاری از اعضای بدن حیوانات، مانند استخوان ها، صدف ها، فلس ها یا صدف ها می توانند به فسیل تبدیل شوند و اطلاعاتی در مورد گذشته در اختیار دانشمندان قرار دهند. اما سلول ها معمولاً فسیل نمی شوند و هیچ اثر مستقیمی از خود باقی نمی گذارند.
به همین دلیل محققان مجبور شدند به سراغ روش غیرمستقیم رفته و از «نسخه نگاری» استفاده کنند. رونوشت در واقع تصویری از فعالیت ژن ها در یک سلول است و نشان می دهد که کدام ژن در هر لحظه روشن یا خاموش است.
به گزارش Science Alert، دانشمندان داده های رونویسی را از طیف وسیعی از موجودات جمع آوری کردند. از انسان و موش گرفته تا گورخر، چتر دریایی، خارپشت دریایی، مگس، کرم، اسفنج و حتی چندین موجود تک سلولی. آنها سپس به دنبال الگوهای مشترک در بین این سلول ها بودند. فرضیه اصلی این بود که اگر برخی از سلول ها در موجودات بسیار دور از سیستم های تنظیم ژنتیکی مشابه استفاده کنند، احتمالاً منشأ مشترکی در گذشته تکاملی دارند.
البته، در زیست شناسی، گاهی موجودات مختلف به طور مستقل ویژگی های مشابهی را تکامل می دهند. پدیده ای به نام «تکامل همگرا». اما هرچه این شباهتها پیچیدهتر، عمیقتر و گستردهتر باشد، احتمال مستقل بودن آنها کمتر است.
نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد که احتمالاً اولین سلول های خونی مشابه سلول های تخصصی و کارآمد امروزی که اکسیژن را در سراسر بدن انسان منتقل می کنند، نبودند. در عوض، آنها بیشتر شبیه موجوداتی شبیه آمیب بودند. سلول های بدوی و متحرک که شباهت زیادی به ماکروفاژها داشتند. ماکروفاژها نوعی گلبول سفید هستند که نقش مهمی در سیستم ایمنی بدن دارند و می توانند میکروب ها و ذرات خارجی را ببلعند و هضم کنند.
محققان توضیح می دهند که آن سلول های اولیه از هیچ به وجود نیامده اند. هنگامی که آنها فعالیت ژنتیکی سلول های خونی را با برخی از موجودات تک سلولی مدرن مقایسه کردند، شباهت های شگفت انگیزی یافتند. برخی از این موجودات تک سلولی برنامه های ژنتیکی داشتند که شباهت زیادی به ماکروفاژها داشتند. یکی از مهم ترین شباهت ها مربوط به فرآیندی به نام فاگوسیتوز بود که طی آن سلول ذرات یا میکروب ها را می بلعد و تجزیه می کند.
برای بررسی دقیقتر این ارتباط، محققان بر روی ژنی به نام Fos تمرکز کردند که هم در سلولهای خونی حیوانات و هم در موجودات تک سلولی یافت شد. ژن مورد نظر نقش مهمی در تنظیم رشد، شکل و رفتار سلول ها دارد و وجود آن در موجوداتی با فاصله تکاملی بسیار طولانی توجه محققان را به خود جلب کرده بود.
دانشمندان فعالیت ژن Fos را در یکی از موجودات تک سلولی بسیار افزایش دادند. نتیجه آزمایش جالب بود: سلولها دیگر مانند حالت عادی به هم نمیچسبند و در عوض سلولهای ایزوله و آمیبمانند باقی میمانند.
یافته ها نشان می دهد که مکانیسم ژنتیکی رفتارهای ماکروفاژ مانند احتمالا صدها میلیون سال قبل از جدا شدن شاخه حیوانات از یوکاریوت های تک سلولی به وجود آمده است. یوکاریوت ها گروهی از موجودات هستند که سلول های آنها دارای هسته واقعی است و شامل حیوانات، گیاهان، قارچ ها و بسیاری از موجودات تک سلولی می شود.
محققان بر این باورند که پس از آن، سلول های خونی به دو شاخه اصلی تکاملی منشعب شدند. یکی از این شاخه ها منجر به ماکروفاژها شد. سلول هایی که هنوز بخش مهمی از سیستم ایمنی بدن هستند. شاخه دیگری بعداً ماست سل ها را به وجود آورد. سلول هایی که نقش هشداردهنده ای در برابر مهاجمان و آلرژن ها دارند.
به گفته محققان، ماست سل ها در طول تکامل به منبع سلول های T، گلبول های قرمز و پلاکت ها تبدیل شدند. در مقابل، ماکروفاژها بعداً به تولید سلول های B که مسئول تولید آنتی بادی هستند کمک کردند.
دانشمندان می گویند که یافته ها نه تنها برای درک تاریخچه خون مهم هستند، بلکه ممکن است به درک بهتر بیماری هایی مانند سرطان نیز کمک کنند. زیرا بسیاری از بیماری ها با تغییر در رشد و تمایز سلول ها مرتبط هستند.
این تحقیق در مجله PNAS منتشر شده است.
منبع: زومیت
