Биологи из Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН совместно с коллегами из МГУ им. М.В. Ломоносова и Института общей и экспериментальной биологии СО РАН изучают эволюцию генов запрограммированной клеточной смерти у стрекающих (кишечнополостных). Выяснилось, что у некоторых подвидов эти гены поломаны так же, как и у раковых клеток. Ученые задались вопросом, что же общего может быть у стрекающих и раковых клеток? Промежуточные результаты исследований опубликованы в журнале Scientific Reports (издательская компания Nature Portfolio).
Стрекающие (кишечнополостные) – это тип беспозвоночных животных, обитающих в воде, к которому относятся гидры, медузы и коралловые полипы, а также паразитические формы, такие как полиподии (живут в икре некоторых рыб) и сильно упрощенные Myxozoa, паразитирующие на рыбах и некоторых червях.
Несколько лет назад авторы исследования обнаружили, что один из подклассов Myxozoa под названием Myxosporea (миксоспоридии) удивителен тем, что у них отсутствует огромное количество генов, отвечающих за апоптоз — запрограммированную клеточную гибель. Этот универсальный для животных механизм позволяет устранять опасные клетки, накопившие слишком большое количество мутаций или иных повреждений. Раковые клетки в ходе их патологической эволюции утрачивают гены-активаторы апоптоза. А изученные представители Myxosporea растеряли такие гены на фоне сильного упрощения строения тела.
Первоначально была выдвинута версия, что Myxosporea могут быть потомками «сбежавших» раковых клеток. В природе известны два примера — исключения из общего правила, т.к. злокачественные опухоли незаразные — , когда из многоклеточного организма в процессе эволюции получились передающиеся от особи к особи опухоли: это лицевая опухоль тасманийского дьявола и венерическая саркома собаки. Однако для проверки этой гипотезы применимо к Myxosporea не хватало данных.
«В нашей новой работе мы нашли генетические данные родственной для Myxosporea группы под названием Malacosporea», — рассказывает один из авторов статьи, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной эволюции, кандидат биологических наук ИППИ РАН Александр Панчин. — Эти паразиты, в отличие от Myxosporea, имеют более типичное для стрекающих строение и развитие. Крайне маловероятно, что они могли бы иметь раковое происхождение. Тем не менее, оказалось, что и они утратили огромное количество генов, способных уничтожать сильно мутировавшие клетки. Наш сравнительный генетический анализ с высокой степенью уверенности показывает, что, по крайней мере, типичный апоптоз у этих организмов отсутствует, так же как и у Myxosporea».
Ученые проследили, какие гены и на каком этапе терялись стрекающими в процессе перехода к паразитизму и нашли скорее аргументы против гипотезы о том, что Myxosporea — потомки «сбежавшей» опухоли. По-видимому, они являются просто сильно упростившимися паразитами. При этом они представляют довольно уникальный случай: сравнительный анализ с геномами других паразитов, как, например, шистосомы, показал, что последние имеют практически полный набор генов, провоцирующих апоптоз. Т.е. отсутствие этих генов не типично для паразитов.
«Так часто бывает в науке, что авторы ищут опровержение своих идей и находят. Разумеется, это не значит, что данный ответ окончательный и не изменится в свете каких-то данных — делится Александр Панчин. — Хочется верить, что когда-нибудь мы найдем какой-нибудь пример многоклеточного вида, который развился из трансмиссивного рака».
Сравнительная таблица из статьи, в которой приведены виды стрекающих и наличие у них генов-активаторов апоптоза. Отсутствующие гены отмечены прозрачными кружочками.