Кокон легочных рыб ведет себя как живое сообщество

Генетика 30 ноября 2021 г., 6:25
Кокон легочных рыб ведет себя как живое сообщество

Африканские легочные рыбы(Protopterus spp.) часть года живут в воде. Однако во время ежегодных засушливых сезонов они зарываются в ил, сворачиваются и выделяют невероятное количество слизи, которая затем затвердевает, образуя защитный кокон. Этот процесс, известный как эстивация, позволяет животным выживать на суше в течение многих лет, защищая их от полного высыхания до тех пор, пока не вернется вода, и тогда они вновь обезвоживают свое тело и снова пускаются в плавание.
Большинство ученых считали, что кокон инертен, однако исследование, опубликованное 17 ноября в журнале Science Advances, свидетельствует об обратном. Авторы обнаружили, что слизистый кокон наполнен белыми кровяными клетками, называемыми гранулоцитами, которые создают внеклеточные ловушки для захвата бактерий и защиты животных от сепсиса, кожных инфекций и потери крови.

Эстивация(лат. aestas(лето) - это состояние покоя животных, похожее на спячку, но происходящее летом, а не зимой. Эстивация характеризуется бездеятельностью и пониженной скоростью метаболизма, которая наступает в ответ на высокие температуры и засушливые условия. Она происходит во время жары и сухости, в жаркий сухой сезон, который часто приходится на летние месяцы.
Известно, что беспозвоночные и позвоночные животные входят в это состояние, чтобы избежать повреждений от высоких температур и риска высыхания. Эстивацию проходят как наземные, так и водные животные. Окаменелости свидетельствуют о том, что эстивация могла возникнуть несколько сотен миллионов лет назад.

"Это животное, которое в этот короткий момент времени может, подобно силовому полю, расширить свое тело за пределы его возможностей", - говорит Эшли Пауст, позвоночный палеонтолог из Музея естественной истории Сан-Диего, который не принимал участия в исследовании. "Тот факт, что у них есть активно делящиеся клетки, и они носят эти гранулоциты в своих тканях, почти как хранилище, - это действительно здорово, - продолжает он. Это новый пример "хранения чего-то, что нужно для другой части жизненного цикла".

Уже давно существовали намеки на связь между иммунной системой и коконами легочных рыб. В работе 1931 года, в которой описывались все клетки крови легочных рыб, указывалось на возможную роль гранулоцитов в эстивации, поскольку они преобладают во время пребывания животных на суше, а другие исследования показали, что у легочных рыб тонны гранулоцитов. "Эти животные похожи на мешки с гранулоцитами, - говорит эволюционный иммунолог Ирен Салинас из Университета Нью-Мексико. Гранулоцитов так много, что когда исследователи пытаются рассмотреть другие типы клеток, им приходится искать способы обойти гранулоциты, которые автофлуоресцируют.

Салинас и ее коллеги нашли дополнительные доказательства связи гранулоцитов и кокона в исследовании, опубликованном в 2018 году, в котором они проанализировали протеомы кожной слизи и кокона во время перехода из воды на сушу. "Мы начали видеть процессы, удивительные с иммунологической точки зрения", - говорит Салинас, "включая маркеры гранулоцитов в протеоме кокона". Они также показали, что гранулоциты, которые обычно находятся в почках и стенках кишечника, мигрируют в кожу во время процесса эстивации, который исследователи вызывают в лаборатории, постепенно удаляя воду из аквариумов с легочными рыбками. В новой работе исследователи более тщательно изучили, откуда берутся гранулоциты, появляющиеся в коже.
"Сначала мы обнаружили их миграцию в крови, что указывало на то, что они должны покинуть ткани, где обычно обитают, и переместиться в кожу, а когда они попали в кожу, мы не знали, чего ожидать" - говорит Салинас.

Используя различные типы визуализации, исследователи выяснили, что гранулоциты перемещаются за пределы кожи и мигрируют в кокон. "Внезапно мы поняли, что кокон - это не просто сухая слизь. Это была живая структура, в ней было множество клеток, и они были живыми", - объясняет Салинас.
С помощью профилирования разных видов бактерий ученые обнаружили, что живые гранулоциты в коконе делают внеклеточные ловушки, заполненные иммобилизованными бактериями, создавая своеобразный микробиом, который отличается от микробиома кожи обитающих в воде легочных рыб. Когда они опрыскивали коконы ДНК-азами, которые уничтожали эти внеклеточные ловушки, у животных возникали кожные инфекции, кровоизлияния и огромное увеличение количества циркулирующих бактерий, что соответствовало септицемии.
Анализируя экспрессию генов, исследователи также обнаружили, что многие про-воспалительные гены активируются во время эстивации, что может помочь гранулоцитам остаться в живых, пишут они в статье.

"Это новая функция для старого органа, который считался просто физиологическим барьером, чтобы избежать высыхания рыбы", - говорит Ориол Суньер, иммунолог из Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета, который не принимал участия в работе. "Мы можем рассматривать это как новую форму иммунитета, с точки зрения того, что это как экстракорпоральный иммунитет", - объясняет он, по аналогии с "иммунным жилетом", который надевают на животных при переходе к наземному образу жизни.

"Интересным аспектом для последующих исследований будет то, в какой степени они заражаются естественным путем и есть ли микроорганизмы, которым благоприятствуют условия эстивации", - говорит Уоррен Бурггрен, сравнительный физиолог из Университета Северного Техаса, который не принимал участия в исследовании. Что касается вывода о том, что у легочных рыб сложный микробиом кокона, он говорит: "Я нисколько не удивился, увидев, что легочная рыба, как и почти все другие организмы, на самом деле представляет собой сообщество".



Станьте первым!



pangenes.ru © 2022
Яндекс.Метрика