Иммунная и кровеносная системы насекомых работают как единое целое

Биологи получили убедительные доказательства того, что взаимосвязь между иммунной и кровеносной системами является общей чертой для всего эволюционного древа насекомых. Это открытие поможет понять, как насекомые — включая относительно небольшое число видов, переносящих болезни на животных или сельскохозяйственные культуры — борются с инфекциями, поддаются им или передают их.

Исследование, финансируемое Национальным научным фондом США (NSF), опубликовано в журнале Science Advances.

Джулиан Хиллиер из Университета Вандербильта изучает, как комары борются с инфекцией и циркулирует их кровь (гемолимфа) — два процесса, которые влияют друг на друга. Когда иммунные клетки комара обнаруживают патоген, они перемещаются к сердцу и уничтожают инфекцию, когда кровеносная система доставляет её туда. Этот процесс аналогичен тому, как иммунные клетки человека перемещаются в области с высоким кровотоком, такие как селезёнка и лимфатические узлы, для борьбы с инфекцией.

Вместе с исследователем Янь Янем Хиллиер решил выяснить, происходит ли этот процесс у других насекомых. Учёные проанализировали 68 видов насекомых из 51 семейства, представляющих 16 отрядов — значительное количество для получения репрезентативной выборки биологического разнообразия насекомых.

Среди изученных насекомых были малярийный комар (Anopheles) и комар жёлтолихорадочный (Aedes aegypti) — два вида, эволюционно столь же разные, как люди и киты, — а также постельные клопы. Большинство насекомых были собраны в дикой природе в различных государственных парках.

«Когда мы доставили насекомых в лабораторию, мы использовали передовые методы микроскопии, чтобы найти узнаваемые закономерности между их сердцами и иммунными реакциями на инфекцию, — сказал Янь. — Мы действительно обнаружили одинаковое поведение у большинства насекомых, что однозначно говорит нам: то, как они борются с инфекцией, в значительной степени зависит от работы их кровеносной системы».

Насекомые выполняют задачи, критически важные для выживания человека, пояснил Хиллиер, такие как опыление сельскохозяйственных культур, аэрация почвы и круговорот питательных веществ в экосистеме. «Это делает массовое уничтожение насекомых, таких как комары, вредным для планеты, несмотря на то, что они также ответственны за распространение смертельных болезней среди людей и растений. Теперь, когда у нас есть чёткая картина того, как иммунная и кровеносная системы насекомых работают вместе, исследователи могут разрабатывать методы изменения их иммунной системы таким образом, чтобы препятствовать передаче болезней от насекомого к млекопитающему или растению».

Основываясь на этой работе и предыдущих исследованиях механики и временной шкалы иммунных и циркуляторных процессов у комаров, исследователи изучают молекулярные механизмы, которые заставляют иммунную клетку перемещаться к сердцу, и то, как нарушение этого механизма влияет на насекомое.

«По мере изменения нашего климата ареалы насекомых расширяются, — говорит Джоанна Шислер, программный директор отдела интегративных организмных систем NSF. — Это включает насекомых, таких как комары и клещи, которые переносят вредные для человека микроорганизмы. Если мы знаем, как насекомые борются с инфекциями, то мы могли бы избирательно контролировать распространение патогенов среди людей».