Σχεδόν κάθε ζωικό είδος, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, έχει κύτταρα αίματος. Αλλά το αίμα δεν είναι το ίδιο σε όλο το ζωικό βασίλειο. Διαφορετικά είδη έχουν αναπτύξει διαφορετικούς τύπους αίματος και ανοσοκυττάρων, αντανακλώντας εκατομμύρια χρόνια προσαρμογής ενάντια σε λοιμώξεις και ασθένειες.
Οι επιστήμονες καταλαβαίνουν ήδη πολλά για τη σύνθεση και τη λειτουργία των κυττάρων του αίματος σε ανθρώπους και ποντίκια, χάρη στην πρόοδο στην αιματολογία και την ανοσολογία. Αυτό που παραμένει ασαφές είναι πώς αυτά τα κύτταρα πρωτοεμφανίστηκαν και εξελίχθηκαν με την πάροδο του χρόνου. Για να απαντήσουν σε αυτά τα ερωτήματα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κιότο ξεκίνησαν να ανιχνεύσουν την προέλευση και την ποικιλομορφία των κυττάρων του αίματος σε όλο το ζωικό βασίλειο.
Ανίχνευση αίματος 700 εκατομμύρια χρόνια πίσω
Η ομάδα ανέπτυξε μια νέα αναλυτική μέθοδο που συγκρίνει τα πρότυπα γονιδιακής έκφρασης σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων και ζωικών ειδών. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, δημιούργησαν εξελικτικά οικογενειακά δέντρα για τις γενεαλογίες των κυττάρων του αίματος και υπολόγισαν πώς εξελίχθηκαν αυτά τα κύτταρα κατά την εξέλιξη των ζώων.
Οι ερευνητές συνέκριναν τα κύτταρα του αίματος με μονοκύτταρους οργανισμούς σε μια προσπάθεια να εντοπίσουν πιθανούς μονοκύτταρους προγόνους.
Μεταξύ των γραμμών ανθρώπινων κυττάρων αίματος, τα μακροφάγα παρουσιάζουν την ισχυρότερη ομοιότητα με τους μονοκύτταρους οργανισμούς. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι τα πρώιμα αιμοσφαίρια μπορεί να μοιάζουν με μακροφάγα, τα οποία είναι κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που καταβροχθίζουν επιβλαβή μικρόβια και κυτταρικά υπολείμματα.
Η ομάδα βρήκε επίσης το γονίδιο FOS, το οποίο εκφράζεται ευρέως στα αιμοσφαίρια πολλών ζωικών ειδών, που χρονολογείται από έναν μονοκύτταρο πρόγονο που έζησε περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια πριν. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό δείχνει ότι τα πρώτα αιμοσφαίρια εμφανίστηκαν πιθανώς την ίδια στιγμή με τα πρώτα πολυκύτταρα ζώα στη Γη.
Πώς εξελίχθηκαν τα σύγχρονα αιμοσφαίρια;
Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι τα πρώιμα ζώα δημιούργησαν τα πρώτα αιμοσφαίρια επαναχρησιμοποιώντας γενετικό υλικό που κληρονόμησε από αρχαίους μονοκύτταρους προγόνους.
Η ανάλυση αποκάλυψε επίσης πώς διαφορετικά κύτταρα αίματος μπορούν να διακλαδιστούν με την πάροδο του χρόνου. Τα μαστοκύτταρα φαίνεται να έχουν αναπτυχθεί από μακροφάγα, ενώ οι πρώιμες εκδόσεις των Τ κυττάρων και των ερυθρών αιμοσφαιρίων προέκυψαν αργότερα από τα μαστοκύτταρα. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι τα πρωτότυπα Β κύτταρα διακλαδίστηκαν απευθείας από τα μακροφάγα αφού τα μαστοκύτταρα είχαν ήδη διαφοροποιηθεί.
Ανακατασκευάζοντας αυτή την εξελικτική ιστορία, οι επιστήμονες μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν το γενεαλογικό δέντρο των κυττάρων του αίματος, ηλικίας 700 εκατομμυρίων ετών. Τα αποτελέσματά τους υποδηλώνουν ότι οι αναπτυξιακές οδοί του σύγχρονου αίματος και των κυττάρων του ανοσοποιητικού εξακολουθούν να αντικατοπτρίζουν αυτή την αρχαία εξελικτική ιστορία.
Μια ζωντανή σύνδεση με την πρώιμη ζωή στη Γη
Οι ερευνητές λένε ότι η μελέτη υπογραμμίζει πώς το σύγχρονο αίμα και τα κύτταρα του ανοσοποιητικού μπορεί να αντιπροσωπεύουν μια επέκταση βιολογικών συστημάτων που ιδρύθηκαν από μονοκύτταρους προγόνους πριν από εκατομμύρια χρόνια.
«Είμαι βαθιά εμπνευσμένος από αυτά τα ευρήματα, τα οποία αντιπροσωπεύουν το αποκορύφωμα της δουλειάς μας και δείχνουν ότι οι οδοί διαφοροποίησης των αιμοσφαιρίων των σπονδυλωτών αντικατοπτρίζουν την 700 εκατομμύρια χρόνια εξελικτική ιστορία αυτών των κυττάρων», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Hiroshi Kawamoto.
«Όταν το αφήνω να βυθιστεί στο ότι αυτή η κληρονομιά από τόσο πολύ καιρό κυκλοφορεί στο σώμα μου ως κύτταρα αίματος, νιώθω πιο κοντά στους μακρινούς μας προγόνους», πρόσθεσε ο πρώτος συγγραφέας Yosuke Nagahata του Ινστιτούτου Εξελικτικής Βιολογίας στην Ισπανία.
Η ομάδα πιστεύει ότι οι νέες αναλυτικές μέθοδοι που αναπτύχθηκαν για τη μελέτη θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να εξερευνήσουν την εξελικτική προέλευση ασθενειών όπως ο καρκίνος. Λένε ότι αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση των διαδικασιών της νόσου και τελικά να συμβάλει σε νέες θεραπείες.
Η εργασία, “Τα ζώα έχουν επεκτείνει την εξελικτική κληρονομιά της μονοκύτταρης καταγωγής στα κύτταρα του αίματος”, θα δημοσιευτεί στις 29 Μαΐου 2026. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικήςμε doi: 10.1073/pnas.2528110123.
