Клеточно-автономный иммунитет и опосредованная патогенами эволюция человека
Хотя иммунный ответ формируется сложной иерархической системой органов, тканей и компонентов, именно клетка как единица оказывает особенно сильное влияние на течение болезни и выживание хозяина. Эти защитные механизмы на клеточном уровне, известные как клеточно-автономный иммунитет, являются одними из важнейших факторов выживания человека. Они унаследованы от наших прокариотических и одноклеточных предков и существуют миллионы и даже миллиарды лет.
Авторы новой статьи, опубликованной в сентябрьском номере The Quarterly Review of Biology за 2020 год, утверждают, что понимание эволюции клеточно-автономного иммунитета у приматов имеет решающее значение для понимания эволюции человека. Это связано не только с тем, что инфекционные агенты, которые, как считается, повлияли на эволюцию генома человека, отлично манипулируют клеточно-автономным иммунитетом, но и с тем, что эти защитные механизмы присутствуют в каждой клетке каждой системы организма.
В статье «Клеточно-автономный иммунитет и опосредованная патогенами эволюция человека: или Как наше прокариотическое и одноклеточное происхождение влияет на историю человеческой эволюции» Джессика Ф. Бринкуорт и Александр С. Альварадо обсуждают, как повсеместность клеточно-автономного иммунитета подчеркивает биологическую реальность, которую часто упускают в исследованиях эволюции человека: патогены могут опосредовать эволюцию всех клеток тела и, следовательно, всех систем организма человека.
Авторы рассматривают эти древние тактики в свете эволюционно значимых патогенов человека и демонстрируют различия в их функционировании у разных приматов. Они предполагают, что иммунная система, часто рассматриваемая в эволюционной биологии человека как независимая физиологическая система, на самом деле повсеместна и интегрирована во все остальные аспекты физиологии человека. «Мы утверждаем, что иммунитет и опосредованный патогенами естественный отбор следует учитывать при изучении эволюции и функции любой физиологической системы или признака человека».
Авторы показывают, как патогены человека, считающиеся важными для эволюции человеческого генома, манипулируют клеточно-автономным иммунитетом и повлияли на эволюцию приматов. В качестве примеров приводятся манипуляторы фагосомами, такие как Yersinia pestis (возбудитель чумы), и антимикробными пептидами, такие как Toxoplasma gondii — облигатный внутриклеточный паразит, переносимый кошачьими, существующий 1–2 миллиона лет.
«Древняя природа этих защитных механизмов — важный аспект для исследований эволюции человека, потому что их древность объясняет, почему клеточно-автономный иммунитет существует в каждой клетке. Кроме того, патогены, которые обычно считаются наиболее опасными и оказавшими самое сильное давление отбора на человеческую линию, как правило, являются организмами, обладающими микробиологическими инновациями для манипуляции этими тактиками», — пишут авторы.
В статье также показано, что эти защитные механизмы дивергируют в иммунных клетках приматов, и представлены доказательства того, что они меняются и в «неиммунных» тканях. «Десятилетиями было известно, что микроорганизмы и клеточно-автономные иммунные реакции на них изменяют поведение человека, и наоборот. Распространение этих биологических взаимосвязей между патогенами, клеточно-автономной защитой и системой X на другие физиологические системы или признаки, лежащие в основе классических вопросов эволюционной биологии человека (например, почему варьирует цвет кожи у людей, почему плаценты приматов различаются по форме и размеру, как развилась бипедальная локомоция человека, как варьирует микроструктура костей и зубов у приматов), может обогатить и улучшить наше понимание причин эволюции таких признаков».
Однако, чтобы такого рода информация способствовала лучшему пониманию общих черт эволюции человека, авторы заявляют, что исследователям в этой области необходимо усилить интеграцию молекулярных и морфологических методов или результатов в исследованиях эволюции человека. «Любое исследование в области эволюционной биологии человека, независимо от физиологической системы и когда это возможно, должно учитывать автономный иммунитет клеток в этой системе и то, как микроорганизмы повлияли на них».