От кишечника к славе: Эволюция кишечной защиты

Новое исследование в Nature Communications раскрыло эволюционный путь, по которому кишечник животных развил защиту от микробных атак. Учёные из Окинавского института науки и технологий выяснили, как связаны две основные стратегии.

Две стратегии защиты

У млекопитающих, включая мышей и людей, кишечник защищён слоем слизи, где бактерии могут жить, но не проникать глубже. У большинства беспозвоночных вместо этого есть барьер из хитина, который физически блокирует микробы. До сих пор было неясно, связаны ли эти стратегии эволюционно.

Ключ — в оболочниках

Ответ нашёлся у оболочников (морских асцидий). Эти простые животные, близкие родственники позвоночных, имеют уникальную промежуточную выстилку кишечника, где одновременно присутствуют и хитин, и слизь.

Исследование на виде Ciona intestinalis Type A показало, что поверхность их кишечника покрыта сетью нановолокон хитина, встроенных в матрикс, содержащий муцин — основной строительный блок слизи млекопитающих.

Эксперимент и открытие

Когда у оболочников химически блокировали синтез хитина, они погибали. Однако особи, получавшие антибиотики, выживали. Это доказало, что хитиновый слой обладает антимикробным эффектом, физически предотвращая инфекцию.

При этом наличие слизи в той же области сближало оболочников с более сложными позвоночными. Они оказались своего рода "недостающим звеном" между беспозвоночными (только хитин) и млекопитающими (только слизь).

Эволюционный путь

Многолетний сравнительный анализ различных хордовых позволил проследить эволюционный переход. Способность производить хитин в кишечнике сохранилась у ланцетников, бесчелюстных и некоторых костистых рыб. Полностью утратили хитиновые гены только млекопитающие.

Таким образом, работа впервые детально показала, как одна из самых критических систем защиты организма эволюционировала от хитинового барьера к слизистому слою.