Ученые обнаружили ранее неизвестный способ, с помощью которого морские анемоны защищаются от вирусов. Это открытие показывает, что иммунные системы животных могли развиваться гораздо разнообразнее, чем считалось раньше.
Новый защитный механизм связан с белком, который очень похож на один из важных противовирусных белков человека. Но работает он неожиданно: вместо привычной активации защиты он выполняет противоположную функцию — и при этом все равно оказывается необходимым для борьбы с инфекцией.
Исследование провели аспирант Тон Шарони и профессор Йеху Моран из Еврейского университета в Иерусалиме вместе с учеными из Университета Северной Каролины в Шарлотте. Работа опубликована в Nature Ecology & Evolution.
До сих пор существовала идея, что животные унаследовали одну базовую противовирусную систему от общего предка. Но новое исследование ставит это под сомнение. Оно показывает, что эволюция могла создать несколько разных успешных решений для защиты от вирусов.
Вирусы угрожали живым организмам на протяжении всей эволюционной истории. У человека и других позвоночных один из ключевых элементов противовирусной защиты связан с белком MAVS. Когда организм обнаруживает вирус, MAVS помогает запустить иммунный ответ.
Чтобы понять, насколько древней может быть такая система, исследователи обратились к морским анемонам. Эти древние морские животные отделились от эволюционной линии, которая позже привела к человеку, более 600 миллионов лет назад. Поскольку анемоны близки к кораллам и медузам, они помогают ученым заглянуть в раннюю историю иммунитета животных.
Во время работы команда обнаружила неизвестный ранее белок и назвала его CARDIB. Сначала он показался очень похожим на MAVS, поэтому ученые ожидали, что он будет выполнять такую же противовирусную функцию, как у человека.
Но оказалось, что все устроено иначе.
Профессор Моран объяснил, что по всем признакам CARDIB должен был работать как MAVS. Вместо этого ученые увидели противоположное: этот белок не запускает противовирусную защиту, а обычно подавляет ее.
Это сразу вызвало новый вопрос: зачем животному намеренно тормозить собственную иммунную реакцию?
Чтобы разобраться, исследователи с помощью технологии CRISPR удалили ген CARDIB у морских анемон, а затем подвергли их воздействию вирусов.
Результаты оказались неожиданными. Анемоны без CARDIB стали намного уязвимее к инфекции. Вирусы размножались быстрее, животные хуже запускали противовирусную защиту, а их способность сопротивляться инфекции резко снижалась.
По словам Тона Шарони, результаты выглядели парадоксально. CARDIB действительно работает как «тормоз» иммунной системы в обычных условиях, но именно этот тормоз оказался важен для эффективного противовирусного ответа.
Эксперименты показали, что морские анемоны используют противовирусный путь, который принципиально отличается от человеческого. При этом в обеих системах есть молекулярные элементы, которые внешне очень похожи друг на друга.
Ученые также проверили, важен ли этот механизм не только в лаборатории, но и в более естественных условиях. Для этого генетически измененных морских анемон перенесли из лабораторных аквариумов в морские мезокосмы на открытом воздухе в Южной Каролине. Там животные контактировали с естественной водой из эстуария, а значит — с множеством вирусов и микроорганизмов из обычной среды.
Разница стала заметна уже через несколько дней. Анемоны, у которых не было CARDIB и связанных с ним противовирусных генов, накапливали значительно больше вирусов, чем обычные животные. Кроме того, один иммунный ген, который в лабораторных условиях казался лишь умеренно важным, в естественной среде оказался явно значимым.
По словам Морана, это показало, что найденный путь — не просто лабораторный эффект. Он действительно помогает этим животным справляться с вирусными угрозами в природе.
Главный вывод исследования в том, что эволюция не остановилась на одной универсальной противовирусной стратегии. Разные группы животных могли независимо развить собственные молекулярные системы, которые помогают обнаруживать вирусы и не дают им распространяться.
Людям и морским анемонам одинаково нужна защита от вирусов. Но эта работа показывает, что природа может организовать такую защиту совершенно разными способами.
Исследование также напоминает, почему ученым важно изучать не только привычных лабораторных животных. Древние организмы вроде морских анемон могут хранить эволюционные решения, которые остались бы незамеченными, если бы наука смотрела только на человека, мышей и другие часто изучаемые виды.
Такие открытия показывают: эволюция снова и снова находила неожиданные способы решать одни из самых важных задач жизни.
