به گزارش اطلاعات آنلاین، دانشمندان روش ناشناخته ای را کشف کرده اند که شقایق های دریایی به کمک آن از خود در برابر ویروس ها دفاع می کنند و این نشان می دهد که تکامل سیستم ایمنی حیوانات ممکن است بسیار متنوع تر از آن چه باشد که قبلاً تصور می شد.

سیستم دفاعی تازه شناسایی شده بر پروتئینی متکی است که شباهت زیادی به یکی از مهمترین پروتئین های ضد ویروسی در انسان دارد، اما عملکرد معکوس را انجام می دهد و در عین حال برای محافظت از حیوان در برابر عفونت ضروری است.

یافته ها نشان می دهد که تکامل بیش از یک استراتژی موفق برای مبارزه با ویروس ها در سراسر قلمرو حیوانات ایجاد کرده است و این ایده قدیمی که حیوانات یک سیستم ضد ویروسی یک هسته ای را از یک اجداد مشترک به ارث برده اند را به چالش می کشد و در عوض به راه حل های تکاملی متعدد برای مقاومت در برابر عفونت های ویروسی اشاره می کند.

یک جانور باستانی سرنخ‌های جدیدی درباره ایمنی ارائه می‌دهد

ویروس‌ها در طول تاریخ تکامل، موجودات زنده را بسیار تهدید کرده‌اند. در انسان و سایر مهره‌داران، یکی از دفاع‌های ضد ویروسی کلیدی بدن به پروتئینی به نام MAVS بستگی دارد. هنگامی که ویروسی شناسایی می‌شود، پروتئینMAVS  به تحریک سیستم ایمنی کمک می‌کند تا بتواند به عفونت پاسخ دهد.

محققان برای بررسی قدمت احتمالی این سیستم دفاعی، شقایق‌های دریایی را مطالعه کردند. این جانوران دریایی باستانی بیش از ۶۰۰ میلیون سال پیش از خط تکاملی که در نهایت به انسان منجر شد، جدا شدند. از آنجا که شقایق‌های دریایی از خویشاوندان نزدیک مرجان‌ها و عروس‌های دریایی هستند، نگاهی ارزشمند به تکامل اولیه ایمنی حیوانات به دانشمندان ارائه می‌دهند.

در طول این مطالعه، این تیم پروتئینی را که قبلاً ناشناخته بود، کشف کرد و آن را CARDIB  یا «پروتئین اتصال مهارکننده» CARD)) نامید. در ابتدا،CARDIB  به طرز چشمگیری شبیه MAVS بود و محققان را به این باور رساند که ممکن است همان نقش ضد ویروسی موجود در انسان را ایفا کند.

فرضیه ای که به سرعت از بین رفت

به گفته پژوهشگران همه چیز در مورد CARDIB نشان می دهد که باید مانند MAVS عمل کند اما در واقع  برعکس عمل می‌کند.  CARDIB  به جای فعال کردن دفاع ضد ویروسی، معمولاً آنها را سرکوب می‌کند.

پروتئینی شگفت‌انگیز که با کند کردن سیستم ایمنی محافظت می‌کند

این کشف بلافاصله یک سوال مهم را مطرح کرد. چرا یک حیوان عمداً پاسخ ایمنی خود را سرکوب می‌کند؟

برای فهمیدن این موضوع، محققان از ویرایش ژن CRISPR برای حذف ژن CARDIB از شقایق‌های دریایی قبل از قرار دادن آنها در معرض ویروس‌ها استفاده کردند.

نتایج غیرمنتظره بود؛ شقایق‌های دریایی بدون CARDIB بسیار مستعد ابتلا به عفونت شدند. ویروس‌ها با سرعت بیشتری تکثیر شدند، حیوانات نتوانستند دفاع ضد ویروسی خود را به درستی فعال کنند و توانایی آنها در مبارزه با عفونت به طرز چشمگیری کاهش یافت.

اگرچه CARDIB در شرایط عادی به عنوان ترمزی برای سیستم ایمنی عمل می‌کند، اما این ترمز برای ایجاد یک پاسخ ضد ویروسی مؤثر ضروری است.

در مجموع، آزمایش‌ها نشان داد که شقایق‌های دریایی به یک مسیر ضد ویروسی متکی هستند که اساساً با مسیر مورد استفاده انسان متفاوت است. اگرچه هر دو سیستم حاوی اجزای مولکولی هستند که به طرز چشمگیری شبیه به هم به نظر می‌رسند.

محیط طبیعی، کشف را تأیید می‌کند

محققان همچنین می‌خواستند مشخص کنند که آیا این مسیر ایمنی تازه شناسایی شده در خارج از شرایط آزمایشگاهی با دقت کنترل شده اهمیت دارد یا خیر.

برای پاسخ به این سوال، شقایق‌های دریایی اصلاح شده ژنتیکی از آکواریوم‌های آزمایشگاهی به محیط های شبیه سازی شده دریایی در فضای باز که با آب طبیعی مصب رودخانه در کارولینای جنوبی تأمین می‌شدند، منتقل شدند. این امر حیوانات را در معرض طیف گسترده‌ای از ویروس‌ها و میکروارگانیسم‌های موجود در محیط طبیعی آنها قرار داد.

این تفاوت در عرض چند روز آشکار شد. شقایق‌های دریایی فاقد CARDIB و ژن‌های ضد ویروسی مرتبط، ویروس‌های بسیار بیشتری نسبت به حیوانات اصلاح نشده جمع کردند. محققان همچنین دریافتند، یک ژن ایمنی که در آزمایش‌های آزمایشگاهی فقط از اهمیت متوسطی برخوردار بود، در شرایط محیطی طبیعی به وضوح اهمیت پیدا کرد.

این نشان می دهد  که روش کشف شده صرفاً یک پدیده آزمایشگاهی نیست و این نقش مهمی در کمک به این حیوانات برای مقابله با چالش‌های ویروسی که در طبیعت با آن روبرو هستند، ایفا می‌کند.

راه‌حل‌های تکاملی چندگانه برای مبارزه با ویروس‌ها

گروه‌های مختلف حیوانات ممکن است به طور مستقل سیستم‌های مولکولی متمایزی را برای تشخیص ویروس‌ها و جلوگیری از شیوع آنها توسعه داده باشند.

انسان‌ها و شقایق‌های دریایی هر دو به محافظت در برابر ویروس‌ها نیاز دارند، اما این کار نشان می‌دهد که تکامل می‌تواند این دفاع‌ها را به روش‌های اساساً متفاوتی سازماندهی کند.

این تحقیق همچنین بر اهمیت نگاه فراتر از حیوانات آزمایشگاهی سنتی تأکید می‌کند. موجودات باستانی مانند شقایق‌های دریایی می‌توانند نوآوری‌های تکاملی را حفظ کنند که اگر دانشمندان فقط بر روی انسان‌ها، موش‌ها و سایر گونه‌های مورد مطالعه متمرکز می‌شدند، پنهان می‌ماندند.

همچنان که محققان به کاوش در تنوع چشمگیر حیات ادامه می‌دهند، اکتشافاتی از این دست نشان می‌دهند که تکامل بارها و بارها راه‌های غیرمنتظره‌ای برای حل برخی از اساسی‌ترین چالش‌های زیست‌شناسی پیدا کرده است.

نتایج این پژوهش در ژورنال Nature Ecology & Evolution منتشر شده است.