راز ۶۰۰ میلیون ساله فاش شد؛ شقایق دریایی با روشی معکوس انسان با ویروسها میجنگد
پژوهشگران در مطالعهای تازه موفق به کشف یک سازوکار ناشناخته دفاع ضدویروسی در شقایقهای دریایی شدهاند که نشان میدهد مسیر تکامل سیستم ایمنی جانوران پیچیدهتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد. نتایج این تحقیق نشان میدهد پروتئینی که از نظر ساختاری شباهت زیادی به یکی از مهمترین اجزای سیستم ایمنی انسان دارد در شقایق دریایی عملکردی کاملا معکوس ایفا میکند؛ با این حال همین پروتئین برای محافظت این جانور در برابر عفونتهای ویروسی ضروری است.
به گزارش ساینس دیلی، این یافتهها که در نشریه Nature Ecology & Evolution منتشر شده یکی از فرضیههای دیرینه درباره منشا تکامل سیستم ایمنی ضدویروسی را به چالش میکشد و نشان میدهد که شاخههای مختلف جانوری ممکن است در طول تکامل راهکارهای کاملا متفاوتی برای مقابله با ویروسها ایجاد کرده باشند.
کشف یک مسیر ایمنی ناشناخته
این پژوهش به سرپرستی تون شارونی دانشجوی دکتری و یهو موران از دانشگاه عبری اورشلیم و با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه کارولینای شمالی در شارلوت انجام شده است.
ویروسها یکی از قدیمیترین و فراگیرترین تهدیدها برای موجودات زنده هستند. در انسان و دیگر مهرهداران یکی از مهمترین مسیرهای دفاع ضدویروسی به پروتئینی به نام MAVS وابسته است. زمانی که سلول حضور یک ویروس را تشخیص میدهد این پروتئین با فعال کردن مجموعهای از واکنشهای ایمنی دفاع بدن را آغاز میکند.
دانشمندان سالها تلاش کردهاند دریابند این سازوکار ایمنی از چه زمانی در روند تکامل جانوران شکل گرفته است. شقایقهای دریایی به دلیل آنکه بیش از ۶۰۰ میلیون سال پیش از شاخه تکاملی منتهی به انسان جدا شدهاند یکی از بهترین مدلها برای بررسی تاریخچه تکامل سیستم ایمنی محسوب میشوند. این جانوران همچنین خویشاوند نزدیک مرجانها و عروسهای دریایی هستند و اطلاعات ارزشمندی درباره نخستین مراحل تکامل جانوران در اختیار پژوهشگران قرار میدهند.
پروتئینی شبیه انسان اما با عملکردی کاملا متفاوت
در جریان این مطالعه پژوهشگران پروتئین جدیدی را شناسایی کردند که آن را CARDIB (CARD Inhibitor Binding protein) نامگذاری کردند. ساختار این پروتئین شباهت بسیار زیادی به پروتئین انسانی MAVS داشت. این موضوع در ابتدا این فرضیه را تقویت کرد که CARDIB نسخهای ابتدایی از همان سیستم دفاعی انسان باشد، اما آزمایشهای انجامشده نتیجهای کاملا غیرمنتظره را نشان داد.
یهو موران رئیس گروه بومشناسی، تکامل و رفتار دانشگاه عبری اورشلیم در اینباره گفت: تمام ویژگیهای CARDIB نشان میداد که باید عملکردی مشابه MAVS داشته باشد، اما برخلاف انتظار دریافتیم که دقیقا عملکردی معکوس دارد. به جای فعال کردن دفاع ضدویروسی این پروتئین در شرایط عادی باعث مهار واکنشهای ایمنی میشود.
این کشف پرسش مهمی را مطرح کرد. اگر CARDIB سیستم ایمنی را سرکوب میکند چرا وجود آن برای بقای شقایق دریایی در برابر ویروسها ضروری است؟
برای یافتن پاسخ پژوهشگران با استفاده از فناوری ویرایش ژن CRISPR ژن مسئول تولید CARDIB را از شقایقهای دریایی حذف کردند و سپس این جانوران را در معرض ویروس قرار دادند.
نتایج آزمایشها شگفتانگیز بود. شقایقهای دریایی فاقد CARDIB توانایی بسیار کمتری در کنترل عفونت داشتند. ویروسها با سرعت بیشتری تکثیر شدند مسیرهای دفاع ضدویروسی بهدرستی فعال نشدند و مقاومت این جانوران در برابر عوامل بیماریزا بهطور محسوسی کاهش یافت.
تون شارونی، نویسنده نخست این پژوهش گفت: نتایج کاملا برخلاف انتظار ما بود. اگرچه CARDIB در حالت عادی مانند ترمز سیستم ایمنی عمل میکند، اما همین ترمز برای ایجاد یک پاسخ موثر ضدویروسی کاملا ضروری است.
به گفته پژوهشگران این نتایج نشان میدهد که شقایقهای دریایی از مسیر دفاع ضدویروسی کاملا متفاوتی نسبت به انسان استفاده میکنند، هرچند برخی از اجزای مولکولی این دو سیستم شباهت زیادی به یکدیگر دارند.
پژوهشگران برای اطمینان از اینکه این سازوکار تنها در شرایط آزمایشگاهی عمل نمیکند شقایقهای دریایی دستکاریشده ژنتیکی را از آکواریومهای آزمایشگاهی به سامانههای دریایی نیمهطبیعی (Marine Mesocosms) در ایالت کارولینای جنوبی آمریکا منتقل کردند.
این سامانهها با آب طبیعی خورها و مصبهای دریایی تغذیه میشوند و مجموعه گستردهای از ویروسها و میکروارگانیسمهای طبیعی را در اختیار پژوهشگران قرار میدهند؛ شرایطی که شباهت زیادی به زیستگاه واقعی شقایقهای دریایی دارد.
تنها چند روز پس از انتقال مشخص شد شقایقهایی که فاقد CARDIB و برخی دیگر از ژنهای مرتبط با دفاع ضدویروسی بودند نسبت به نمونههای طبیعی بار ویروسی بسیار بیشتری داشتند. همچنین یکی از ژنهای ایمنی که در آزمایشگاه تنها نقش متوسطی از خود نشان داده بود در شرایط طبیعی اهمیت بسیار بیشتری پیدا کرد.
موران در اینباره گفت: این نتایج نشان داد که مسیر ایمنی کشفشده صرفا یک پدیده آزمایشگاهی نیست بلکه نقش حیاتی در کمک به این جانوران برای مقابله با چالشهای ویروسی محیط طبیعی ایفا میکند.
بازنگری در تکامل سیستم ایمنی جانوران
به اعتقاد پژوهشگران این یافتهها نشان میدهد تکامل جانوران تنها یک سامانه جهانی برای مقابله با ویروسها ایجاد نکرده است بلکه شاخههای مختلف جانوری احتمالا مسیرهای مولکولی متفاوتی برای شناسایی ویروسها و جلوگیری از گسترش آنها توسعه دادهاند.
موران گفت: انسان و شقایق دریایی هر دو برای بقا به محافظت در برابر ویروسها نیاز دارند اما این پژوهش نشان میدهد که تکامل میتواند این دفاع را به شیوههایی کاملا متفاوت سازماندهی کند.
پژوهشگران تاکید میکنند این مطالعه اهمیت بررسی گونههایی فراتر از مدلهای رایج زیستپزشکی مانند انسان، موش و سایر جانوران آزمایشگاهی را نشان میدهد.
به گفته آنان جانوران باستانی مانند شقایقهای دریایی میتوانند نوآوریهای تکاملی منحصربهفردی را در خود حفظ کرده باشند که در گونههای امروزی از بین رفته یا پنهان مانده است. بررسی این موجودات میتواند درک دانشمندان از منشا سیستم ایمنی، روند تکامل آن و حتی طراحی راهکارهای جدید برای مقابله با بیماریهای ویروسی را گسترش دهد.
این پژوهش بار دیگر نشان میدهد که طبیعت در طول صدها میلیون سال تکامل، راهحلهای متنوع و گاه کاملا متفاوتی برای مقابله با یکی از بزرگترین تهدیدهای حیات یعنی ویروسها، ابداع کرده است.
انتهای پیام/
