Специфический иммунный ответ жуков адаптируется к бактериям
Исследователи экспериментально проверили, может ли способность иммунной системы специфически отражать патогены адаптироваться в ходе эволюции. Для этого они изучили множество последовательных поколений мучных жуков (Tribolium castaneum), поскольку насекомые также в определенной степени способны специфически противостоять патогенам.
Эксперимент и результаты
Эволюционные биологи собирали данные более чем с 48 000 красных мучных жуков в течение трех лет. Жуков разделили на группы и подвергали воздействию разных комбинаций шести видов бактерий на личиночной стадии, сначала убитыми, а затем живыми бактериями. В одних группах использовали одни и те же бактерии в пределах одного поколения, в других — разнообразные.
Через 14 поколений результаты показали: жуки, которых «вакцинировали» и заражали одним и тем же типом бактерий, развили более высокую специфичность иммунного ответа на протяжении поколений. Это особенно помогло им защищаться от Bacillus thuringiensis — естественного патогена насекомых.
Повышенная специфичность проявилась в большей активации определенных генов, играющих роль в иммунной системе и метаболизме, после «вакцинации» этим патогеном. Одновременно повысилась выживаемость жуков после заражения — в отличие от жуков, эволюционировавших в сторону низкой специфичности.
«Это означает, что для определенных бактерий высокая специфичность может быстро развиваться в ходе эволюции — вероятно, из-за изменений в иммунных генах», — говорят ведущие авторы доктора Кевин Ферро и Роберт Пойсс.
Однако такие изменения произошли не для всех бактерий в эксперименте. Возможное объяснение — ограниченные возможности насекомых распознавать и бороться с различными антигенами.
Значение и перспективы
Изученные молекулярные механизмы могут быть релевантны для человека — в контексте «тренированного иммунитета» (trained immunity), концепции в медицине, предполагающей тренировку памяти не только приобретенной, но и врожденной части иммунной системы.
На основе полученных генетических данных исследователи планируют:
- Точнее изучить иммунную память насекомых и «деактивировать» соответствующие гены молекулярно-биологическими методами.
- Исследовать, развиваются ли бактерии быстрее, если их хозяин подготовлен к ним.
- Разработать новые стратегии борьбы с мучными жуками как вредителями в производстве продуктов питания.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).