Ученые выявили необычные эволюционные стратегии иммунитета, позволившие возникнуть мужской беременности.
Самцы морских коньков — единственные животные на Земле, которые вынашивают потомство. Самки откладывают яйца в специальную выводковую сумку на животе самца, где они оплодотворяются и развиваются до рождения маленьких коньков. Новое исследование немецко-китайской группы ученых под руководством биолога-эволюциониста Акселя Мейера (Университет Констанца) показало, как эта необычная форма родительства стала возможна на генетическом и клеточном уровне. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.
Выводковая сумка как аналог плаценты
С эволюционной точки зрения выводковая сумка — выдающееся новшество, функционально сопоставимое с маткой и плацентой у млекопитающих. Во время беременности ткани сумки перестраиваются: стенка утолщается, образуются кровеносные сосуды, которые снабжают эмбрионы питательными веществами и кислородом.
Используя методы геномного и РНК-анализа, исследователи сравнили работу клеток в сумке самцов морских коньков с плацентой самок млекопитающих. Выяснилось, что в отличие от всех известных случаев живорождения этот процесс не зависит от женских гормонов.
«Наши данные показывают, что ключевую роль играют андрогены — мужские гормоны. Они вызывают утолщение и васкуляризацию (врастание новых кровеносных сосудов в ткань) тканей, создавая структуру, похожую на плаценту», — объясняет Аксель Мейер.
Иммунная система перестраивается
Одним из самых поразительных открытий стало то, что самцы морских коньков не отторгают эмбрионы, несмотря на то что их иммунная система должна воспринимать их как чужеродные. Обычно за подавление иммунного ответа отвечает ген foxp3, но у морских коньков он отсутствует. Тем не менее воспаления не происходит.
Ученые предполагают, что андрогены выполняют дополнительную функцию — подавляют иммунную реакцию, создавая состояние иммунотолерантности. Это уникальный пример того, как мужские гормоны способствуют вынашиванию потомства.
Как эволюция пришла к мужской беременности
Анализ показал, что эволюция семейства Syngnathidae (морские коньки и иглы) прошла несколько стадий: от откладывания «липких яиц», прикреплявшихся к коже самца, до формирования закрытых сумок, снабжающих эмбрионов питанием.
«Беременность у самок млекопитающих и у самцов морских коньков возникла независимо, но реализована через схожие функции — питание и защиту потомства», — подчёркивает Мейер.
Исследование показывает, что природа способна изобретать одни и те же решения разными путями: у людей — через женские гормоны, у морских коньков — через мужские. И это один из самых поразительных примеров эволюционного разнообразия на Земле.