البروفيسور يهو موران من الجامعة العبرية، أحد القائمين على البحث: "زنابق البحر كانت حية ومزدهرة منذ 600 مليون سنة الماضية على الرغم من وجود العديد من الفيروسات، لذلك من المحتمل أن يكون جهازها المناعي فعالا. العيب المحتمل الذي يمكنني اقتراحه هو أن الأنظمة المعقدة لها تكلفة استقلابية (حيوية) كبيرة. وأيضا: ما الذي يمكن تعلمه من هذا عن جهاز المناعة لدى الإنسان؟
الفيروسات طفيليات مطلقة. إنهم يعيشون داخلنا، مضيفين لهم، ويتكاثرون داخل خلايانا، كما يهدرون مواردنا، بل وربما يقتلوننا. في الواقع، لا يمكنها التكاثر خارج أجسادنا أو خارج أجساد أي حيوان، من قنافذ البحر إلى البشر. هكذا يحدث سباق التسلح التطوري بين الفيروسات ومضيفيها، حيث تتغير أجهزة المناعة المضادة للفيروسات بسرعة عالية. ونتيجة لذلك، فإن الجهاز المناعي لدى الفقاريات مثل الأسماك والفئران والبشر يختلف كثيرًا عن جهاز المناعة لدى الديدان والحشرات على سبيل المثال. في مختبر البروفيسور يهو موران من قسم البيئة والتطور والسلوك في الجامعة العبريةقام الباحثون بفحص الفرق بين الجهاز المناعي المضاد للفيروسات لدى الفقاريات، وجهاز المناعة لدى الفقاريات زنبق البحر المرصع بالنجوم النيماتوستيلا فيتنسيس, حيوان ينتمي إلى مجموعة قديمة، انشقاقه التطوري من الفقاريات أقدم بكثير من انقسام الديدان والحشرات. هذه الوردة هي نوع من الحشائش يمكن زراعتها في المختبر ويمكن للباحثين هندستها وراثيا.
في العقد ونصف العقد الماضيين، كشف تسلسل جينومات الحيوانات التي تمثل مجموعات قديمة من الحيوانات مثل الراي اللساع (شقائق النعمان البحرية، وقناديل البحر، والشعاب المرجانية، وما إلى ذلك) عن اكتشاف مثير للدهشة - على الرغم من أن وقت انقسام المجموعة عن الفقاريات أقدم من الحشرات، وتظهر جينوماتها أحيانًا نقاط تشابه لا لبس فيها متوقعة لجينومات الفقاريات التي لا تتقاسمها الحشرات والديدان.
ركز البروفيسور موران والعاملون في مختبره على الأنظمة الموجودة داخل الخلايا الوردية والتي تسمح للخلية الفردية بملاحظة إصابتها بفيروس والاستجابة للعدوى. تم تصميم هذه الأنظمة أثناء التطور للتعرف على خصائص الفيروس غير الموجودة في الخلية السليمة للمضيف. نظرًا لأن هذه الأنظمة تعمل بشكل مختلف وتستخدم مكونات مختلفة في الفقاريات مقابل اللافقاريات، فقد كان من المفترض أنه في الحيوانات البسيطة مثل شقائق النعمان البحرية سيعمل النظام كما هو الحال في الديدان أو الذباب. وبشكل غير متوقع، ظهر دراسة جديدة نشرت في المجلة العلمية Molecular Biology and Evolution الصادرة عن جمعية البيولوجيا الجزيئية والتطور، بقيادة مجموعة أبحاث البروفيسور موران، لأن النظام المضاد للفيروسات في شقائق النعمان البحرية معقد للغاية ويتضمن مكونات موجودة في الديدان، ولكن أيضًا مكونات كانت تعتبر حتى الآن فريدة من نوعها بالنسبة للفقاريات، عندما كان من المفترض على نطاق واسع أنها ظهرت فقط في مرحلة متأخرة من التطور.
وتشمل المكونات "الحديثة" العديد من البروتينات التي تشارك في الاستجابة الخلوية للإنترفيرون، وهو جزيء فريد من نوعه لدى الفقاريات. يتم إفراز الإنترفيرون من الخلية التي يهاجمها الفيروس ويرسل إشارات لجهاز المناعة حول الضرر. ونتيجة لذلك، يتم إرسال خلايا متخصصة من الجهاز المناعي إلى الخلية المتضررة لمهاجمة الفيروس. على الرغم من أن شقائق النعمان البحرية لا تحتوي على الإنترفيرون، إلا أن جزءًا مركزيًا من استجابتها المضادة للفيروسات يذكرنا باستجابة الفقاريات لهذا الجزيء، وهي الآلية المقابلة في شقائق النعمان البحرية، ويعتقد الباحثون أنهم قد يكتشفون بروتينًا في شقائق النعمان البحرية في المستقبل القريب. شقائق النعمان التي تقابل الإنترفيرون من حيث النشاط، وربما سبقته في التطور.
واستخدم الباحثون أساليب التسلسل الجيني المتقدمة لتحديد الجينات التي تستجيب للعلامات الفيروسية، والطرق البيوكيميائية لتحديد المستقبلات التي تستخدمها الخلايا الوردية في التعرف على هذه العلامات وربطها. كما استخدموا الطرق الجينية من أجل منع نشاط المستقبلات، مما أدى إلى توقف الاستجابة المضادة للفيروسات وإثبات تورط المستقبلات في التعرف. وأشارت نتائج الدراسة إلى أن الحيوانات القديمة التي عاشت قبل 600 مليون سنة، والتي تطورت منها اللافقاريات مثل شقائق النعمان البحرية والذباب والديدان وكذلك الفقاريات مثل الأسماك والثدييات، استخدمت جهازا مناعيا معقدا.. فضلاً عن ذلك، الاستنتاج من الدراسة هو أن كل مجموعة من المجموعات الحيوانية، باستثناء آكلات النمل، فقدت مكونات مختلفة من هذا النظام المعقد أثناء التطور. وهذا مثال على أن مستوى التعقيد والتعقيد في النظام البيولوجي لا يزداد دائمًا طوال التطور، وأحيانًا يحدث فقدان المكونات بسبب تخصص النظام في استراتيجيات دفاعية أخرى تستخدم مكونات أخرى.
ارتفاع أسعار الطاقة
ما هي أوجه القصور الموجودة فيما يتعلق بهذا الجهاز المناعي القديم؟ "لقد عاشت زنابق البحر وازدهرت في البحر على مدار الـ 600 مليون سنة الماضية على الرغم من وجود العديد من الفيروسات، لذلك من المحتمل أن يكون نظامها المناعي فعالاً. الجانب السلبي المحتمل الذي يمكنني اقتراحه هو أن الأنظمة المعقدة لها تكلفة استقلابية (حيوية) كبيرة. وهذا يعني أن صيانة نظام معقد يحتوي على العديد من المكونات يتطلب استثمارًا كبيرًا للطاقة من الحيوان. على العكس من ذلك، عندما يكون النظام "متخصصًا" ويحتوي على عدد أقل من المكونات، يكون صيانته "أرخص". وهذا يعني أن الأمر يتطلب استثمار طاقة أقل"، يوضح البروفيسور موران.
بالإضافة إلى البحث المنشور، تعتزم مجموعة البروفيسور موران أيضًا البدء في دراسة تكوين النظام المضاد للفيروسات للشعاب المرجانية - أبناء عمومة زنبق البحر البعيدين، والتي لها أهمية بيئية هائلة، والتي تعاني في السنوات الأخيرة من أمراض فتاكة والتي غالبًا ما يكون أصلها غير واضح وقد تكون فيروسات لم يتم التعرف عليها بعد.
هل يمكن للبحث أن يقول أي شيء عن جهاز المناعة البشري؟ ويؤكد البروفيسور موران أن جهاز المناعة البشري فقد بعض المكونات التي كانت موجودة في سلفنا المشترك وزنبق البحر. ومن ناحية أخرى، فقد حصل لدى الإنسان توسع وتخصص في أجزاء معينة من الجهاز مثل الإنترفيرون في الجهاز المناعي (الإنسان ثديي والثدييات جزء من الفقاريات). واختتم الباحث حديثه قائلاً: "أعتقد أن المزيد من الأبحاث ستكون قادرة على التعامل مع مسألة هذا الارتباط، وتعلمنا المزيد عن تطور جهاز المناعة لدى الحيوانات منذ عصور ما قبل التاريخ وحتى يومنا هذا".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
