Преди 100 милиона години природата е решила съдбата на човечеството – а ние едва сега го осъзнаваме

Генетичните сигнали на плацентата са много по-стари, отколкото се смяташе.

Учени от международна изследователска група, ръководена от специалисти от Виенския университет, разкриха как клетъчните структури и сигналните системи, осигуряващи взаимодействието между майката и плода, са еволюирали в продължение на милиони години. Става въпрос за един от най-удивителните биологични механизми – способността на бозайниците да износят детето до пълното му развитие. Откритията са публикувани в Nature Ecology & Evolution.

При бозайниците, включително хората, бременността е решаваща стъпка в еволюцията. Централно място в този процес заема границата между тялото на майката и плацентата на плода – там се осъществява постоянният контакт между два генетично различни организма. Тази зона трябва да бъде едновременно пропусклива за хранителните вещества и сигналите, но и достатъчно селективна, за да не позволи на имунната система на майката да атакува „чуждото“ дете.

За да разберат как работи тази система и как се е появила, учените са анализирали активността на отделните гени в клетките на шест вида бозайници. Сред тях са мишки, морски свинчета, макаци, хора, тенреки и опосуми. Последните са особено интересни, тъй като при тях липсва пълна плацента и те представляват по-ранен етап от еволюцията.

Проучването е дало възможност да се създаде своеобразна „клетъчна карта“ на начина, по който е организирана бременността при бозайниците. Учените са се фокусирали върху два вида клетки. Първата група са плацентарните клетки, които се образуват от феталната тъкан и проникват в майчината тъкан. Втората група са маточните стромални клетки, които реагират на това проникване. С помощта на генетичен анализ се установиха уникалните характеристики на тези клетки, включително една древна генетична програма, отговорна за инвазивното поведение на плацентата. Тя се е запазила при различните бозайници в продължение на повече от сто милиона години.

Този резултат оспорва мнението, че това поведение на клетките на плацентата не е уникално само за хората. Оказва се, че това е дълбоко вкоренен елемент от еволюцията на всички бозайници. В същото време са настъпили промени и от страна на майката. Само при плацентарните бозайници, но не и при торбестите, са се появили нови форми на хормонална активност, които са важна стъпка по пътя към продължителната бременност. Това навежда на мисълта, че майката и плодът са си влияели взаимно на еволюцията.

За да разберат как функционира комуникацията между майката и плода, учените проверяват две теории. Първата предполага, че с течение на времето хормоналните сигнали са станали ясно разграничени по източник – или от майката, или от плода. Това би трябвало да помогне да се избегне манипулирането. Изследванията потвърдиха тази хипотеза: сигналните молекули наистина могат да бъдат обвързани с конкретна страна.

Втората теория предполага конфликт, при който плодът се опитва да увеличи растежа, а тялото на майката се опитва да го ограничи. Подобен механизъм е наблюдаван при малък брой гени, по-специално IGF2, който регулира растежа. Като цяло обаче взаимодействията изглеждат по-скоро хармонизирани, отколкото конфликтни.

Авторите на изследването смятат, че природата е избрала пътя на координацията, а не на борбата. Според водещия автор Даниел Щадтмауер спорът между майката и плода се ограничава до малки части от генома. Той предлага да се промени въпросът от „конфликт или сътрудничество?“ на по-точния: „къде точно възниква конфликтът?“.

Резултатите станаха възможни благодарение на комбинирането на два метода – анализ на генната активност в отделните клетки и моделиране на еволюцията. Това позволи на учените да реконструират как са изглеждали определени механизми при отдавна изчезнали предци. По този начин изследователите са успели не само да проследят пътя на бременността, но и да положат основите за изучаване на други еволюционни иновации на ниво отделни клетки. Според съавтора на изследването Силвия Басанта тези знания могат в бъдеще да помогнат за разбирането и лечението на усложненията, свързани с бременността.