دانشمندان در یکی از شگفتانگیزترین پژوهشهای حوزه تکامل خون به این نتیجه رسیدهاند که بخشی از سازوکارهای ژنتیکی موجود در سلولهای خونی انسان، قدمتی بسیار بیشتر از نخستین جانوران روی زمین دارند. این کشف تازه نشان میدهد سلولهای خونی که امروزه وظایف حیاتی مانند انتقال اکسیژن، دفاع ایمنی و ترمیم بافتها را برعهده دارند، در واقع بازمانده نوعی برنامه ژنتیکی بسیار کهن هستند که حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش در موجودات تکسلولی اولیه وجود داشته است. این یافته دیدگاه دانشمندان را درباره منشأ خون و شکلگیری سیستم ایمنی دگرگون کرده و افقهای تازهای را برای درک بیماریهای پیچیده انسانی گشوده است. Blood Evolution اکنون به یکی از جذابترین موضوعات تحقیقات زیستشناسی تکاملی تبدیل شده است.
راز منشأ خون؛ یکی از بزرگترین معماهای زیستشناسی
خون یکی از مهمترین اجزای بدن جانوران است و تقریباً تمامی موجودات پیچیده دارای نوعی سیستم گردش خون هستند. با این حال دانشمندان سالها با این پرسش مواجه بودند که نخستین سلولهای خونی چگونه به وجود آمدهاند و ریشه واقعی آنها چیست.
بر اساس گزارش خبرواژه، گروهی از پژوهشگران بینالمللی به سرپرستی دانشگاه کیوتو ژاپن تلاش کردند به این پرسش پاسخ دهند. نتایج تحقیقات آنها نشان داد که سلولهای خونی برخلاف تصور گذشته، پس از ظهور جانوران چندسلولی به وجود نیامدهاند، بلکه منشأ آنها به دوران بسیار قدیمیتری بازمیگردد.
ردپای خون در موجودات تکسلولی باستانی
پژوهشگران با بررسی گسترده دادههای ژنتیکی دریافتند ابزارهای مولکولی مورد استفاده سلولهای خونی امروزی، پیش از پیدایش نخستین جانوران پیچیده وجود داشتهاند.
در واقع طبیعت از مجموعهای از برنامههای ژنتیکی قدیمی استفاده کرده و طی میلیونها سال آنها را بازسازی و تکامل داده است تا سلولهای خونی مدرن شکل بگیرند.
این نتیجه نشان میدهد تکامل، همواره ساختارهای کاملاً جدید خلق نمیکند، بلکه اغلب از ابزارهای موجود برای ایجاد عملکردهای پیچیدهتر بهره میبرد.
چرا بررسی منشأ خون دشوار است؟
برخلاف استخوانها، صدفها، پوستهها یا سایر ساختارهای سخت بدن که میتوانند به فسیل تبدیل شوند، سلولها معمولاً هیچ رد مستقیمی از خود در تاریخ زمین باقی نمیگذارند.
همین موضوع مطالعه منشأ سلولهای خونی را بسیار دشوار کرده است. به همین دلیل دانشمندان برای حل این معما به جای فسیلها، از اطلاعات ژنتیکی استفاده کردند.
ترنسکریپتوم؛ ابزاری برای سفر به گذشته تکامل
محققان از فناوری بررسی «ترنسکریپتوم» بهره بردند. ترنسکریپتوم تصویری از فعالیت ژنها در یک سلول ارائه میدهد و نشان میدهد در هر لحظه کدام ژنها فعال و کدام ژنها غیرفعال هستند.
این روش به دانشمندان اجازه میدهد شباهتهای پنهان میان گونههای مختلف را شناسایی کرده و ریشه مشترک آنها را در طول تاریخ تکامل پیدا کنند.
بررسی ژنتیکی صدها میلیون سال تکامل
برای دستیابی به پاسخ دقیقتر، پژوهشگران دادههای ژنتیکی طیف وسیعی از موجودات زنده را بررسی کردند.
این فهرست شامل گونههای متنوعی بود:
- انسان
- موش
- گورخرماهی
- اسفنجهای دریایی
- توتیای دریایی
- کرمها
- حشرات
- موجودات تکسلولی مختلف
محققان به دنبال الگوهای ژنتیکی مشترک میان این جانداران بودند تا منشأ احتمالی سلولهای خونی را شناسایی کنند.
نخستین سلولهای خونی چه شکلی بودند؟
نتایج پژوهش نشان داد نخستین سلولهای خونی شباهت چندانی به گلبولهای قرمز امروزی نداشتند.
آنها بیشتر شبیه سلولهای آمیبمانند و متحرکی بودند که توانایی بلعیدن ذرات خارجی را داشتند. این ویژگی شباهت زیادی به ماکروفاژها دارد؛ نوعی گلبول سفید که امروزه یکی از مهمترین بخشهای سیستم ایمنی بدن انسان محسوب میشود.
ماکروفاژها میتوانند باکتریها، ویروسها و سایر عوامل بیگانه را شناسایی کرده و آنها را هضم کنند.
فاگوسیتوز؛ میراثی باستانی در بدن انسان
یکی از مهمترین شباهتهای کشفشده میان سلولهای خونی و موجودات تکسلولی اولیه، فرآیندی به نام فاگوسیتوز بود.
فاگوسیتوز مکانیزمی است که طی آن سلول، ذرات خارجی یا میکروبها را احاطه کرده و تجزیه میکند. این فرآیند امروزه نیز یکی از مهمترین ابزارهای دفاعی سیستم ایمنی انسان به شمار میرود.
وجود این سازوکار در موجودات تکسلولی نشان میدهد ریشه بسیاری از قابلیتهای دفاعی بدن انسان به صدها میلیون سال پیش بازمیگردد.
نقش ژن Fos در تکامل سلولهای خونی
یکی از بخشهای مهم این پژوهش، بررسی ژنی به نام Fos بود. این ژن هم در سلولهای خونی جانوران و هم در برخی موجودات تکسلولی مشاهده شد.
ژن Fos در کنترل رشد، تغییر شکل و رفتار سلولها نقش مهمی ایفا میکند. همین شباهت ژنتیکی باعث شد دانشمندان توجه ویژهای به آن داشته باشند.
در یکی از آزمایشها، فعالیت این ژن در یک موجود تکسلولی به شدت افزایش داده شد. نتیجه جالب بود؛ سلولها دیگر تمایل نداشتند در کنار یکدیگر تجمع کنند و به شکل سلولهای مستقل و آمیبمانند باقی ماندند.
این رفتار شباهت قابل توجهی به عملکرد برخی سلولهای ایمنی مدرن داشت.
دو شاخه مهم تکامل سلولهای خونی
پژوهشگران معتقدند پس از شکلگیری سلولهای اولیه خونی، مسیر تکامل آنها به دو شاخه اصلی تقسیم شده است.
شاخه اول؛ ماکروفاژها
این شاخه در نهایت به پیدایش ماکروفاژها منجر شد. ماکروفاژها همچنان از مهمترین سلولهای سیستم ایمنی بدن هستند و وظیفه دفاع در برابر عوامل بیماریزا را برعهده دارند.
بر اساس یافتههای پژوهش، سلولهای B تولیدکننده آنتیبادی نیز بعدها از همین مسیر تکاملی منشأ گرفتهاند.
شاخه دوم؛ ماستسلها
شاخه دوم تکامل به پیدایش ماستسلها منجر شد. این سلولها نقش مهمی در واکنشهای آلرژیک و هشداردهی سیستم ایمنی دارند.
دانشمندان معتقدند سلولهای T، گلبولهای قرمز و پلاکتها نیز در ادامه همین مسیر تکاملی شکل گرفتهاند.
این کشف چه اهمیتی برای پزشکی دارد؟
اهمیت این پژوهش تنها به شناخت تاریخچه خون محدود نمیشود. درک بهتر مسیرهای تکاملی سلولها میتواند به دانشمندان کمک کند سازوکار بسیاری از بیماریها را بهتر بشناسند.
بسیاری از بیماریهای مهم از جمله سرطان، بیماریهای خودایمنی و اختلالات خونی به تغییر در فرآیند رشد و تمایز سلولها مرتبط هستند.
شناخت برنامههای ژنتیکی باستانی که هنوز در سلولهای بدن انسان فعال هستند، میتواند به توسعه روشهای درمانی جدید و هدفمند کمک کند.
جمعبندی
پژوهش جدید دانشمندان نشان میدهد سلولهای خونی انسان ریشهای بسیار قدیمیتر از آنچه پیشتر تصور میشد دارند. بررسیهای ژنتیکی نشان داده است که برخی از سازوکارهای اصلی سلولهای خونی و سیستم ایمنی، حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش در موجودات تکسلولی باستانی وجود داشتهاند. این کشف نه تنها درک ما از تکامل حیات را متحول میکند، بلکه میتواند راهگشای تحقیقات آینده درباره بیماریهایی مانند سرطان، اختلالات ایمنی و بیماریهای خونی باشد. در واقع بخشی از خونی که امروز در رگهای ما جریان دارد، میراثی زنده از دوران پیش از پیدایش نخستین جانوران پیچیده روی زمین است.
“`
