Генетики раскрыли тайну взаимодействия материнского организма и ребенка

Группа ученых из Венского университета раскрыла тайну взаимодействия матери и дитя, который еще не родился, 3 июля сообщает журнал Nature Ecology & Evolution. Группа международных ученых открыла новые сведения о том, как специализированные типы клеток и взаимодействие между матерью и плодом развивались на протяжении миллионов лет. Эти открытия дают понимание, как протекает успешная беременность. Беременность, которая длится достаточно долго, чтобы поддерживать полное развитие плода, является отличительным эволюционным прорывом плацентарных млекопитающих — группы, в которую входят и люди. Основой успешного течения беременности является плодно-материнское взаимодействие. Мать и плод находятся в тесном контакте и постоянном взаимодействии. Это очень тонкий и хрупкий процесс, где плодно-материнское взаимодействие обеспечивает тонкий баланс. Оно должно быть достаточно тесным, чтобы обмениваться питательными веществами и сигналами, но и достаточно защищенным, чтобы не дать материнской иммунной системе отторгнуть генетически «чужеродный» плод. Специалисты проанализировали одноклеточные транскриптомы (моментальные снимки активных генов в отдельных клетках) шести видов млекопитающих, представляющих ключевые ветви эволюционного древа этого класса. К ним относятся мыши и морские свинки (грызуны), макаки и люди (приматы), а также еще два необычных млекопитающих: тенрек (раннее плацентарное млекопитающее) и опоссум (сумчатое, которое отделилось от плацентарных млекопитающих до того, как у них развились сложные плаценты). Исследователи смогли проследить эволюционное происхождение и диверсификацию ключевых типов клеток, участвующих в этом процессе. Они сосредоточились на двух основных игроках: клетках плаценты, которые исходят от плода и проникают в материнскую ткань, и стромальных клетках матки, которые имеют материнское происхождение и реагируют на это вторжение. Используя инструменты молекулярной биологии, команда ученых обнаружила генетическую сигнатуру, связанную с инвазивным поведением клеток плаценты, которая сохраняется у млекопитающих более 100 миллионов лет. Это открытие бросает вызов традиционному взгляду на то, что инвазивные клетки плаценты уникальны для людей, и вместо этого показывает, что они являются глубоко сохранившейся особенностью эволюции млекопитающих. Было обнаружено, что плацентарные млекопитающие, приобрели новые формы производства гормонов, что является решающим шагом к длительной беременности и сложному вынашиванию. Ученые проверили на опыте две влиятельные теории об эволюции клеточной коммуникации между матерью и плодом. Первая, «Гипотеза устранения неоднозначности», предсказывает, что с течением времени в ходе эволюции гормональные сигналы стали четко приписываться либо плоду, либо матери. Результаты подтвердили эту идею: определенные сигналы, включая белки WNT, иммуномодуляторы и стероидные гормоны, можно было четко проследить до одной исходной ткани. Вторая, «Гипотеза эскалации» (или «геномный конфликт»), предполагает эволюционную гонку вооружений между материнскими генами и генами плода. Например, плод усиливает сигналы роста, в то время как материнская сторона пытается их ослабить. Такая закономерность наблюдалась в небольшом количестве генов. «Так называемая борьба за власть между матерью и плодом, по-видимому, ограничивается определенными генетическими областями. Вместо того чтобы спрашивать, является ли беременность в целом конфликтом или сотрудничеством, более полезным может быть вопрос: где конфликт?», говорит Дэниел Дж. Штадтмауэр, ведущий автор исследования. Открытия стали возможны благодаря объединению двух мощных инструментов — транскриптомики отдельных клеток, которая фиксирует активность генов в отдельных клетках, и методов эволюционного моделирования, которые помогают ученым реконструировать, как черты могли выглядеть у давно вымерших предков. Применяя эти методы к типам клеток и активности их генов, исследователи смогли смоделировать, как клетки взаимидействують у разных видов, и даже увидеть, как это взаимодействие развивалось на протяжении миллионов лет. glavno.smi.today