'Вопросы к интервью
17 марта 2020
Z Интервью Все выпуски

Пифагоровы штаны: Эволюционная биология: новые гипотезы возникновения многоклеточных


Время выхода в эфир: 17 марта 2020, 12:06

А. Петровская Добрый день. У микрофона Александра Петровская. Это программа «Пифагоровы штаны». Не напротив меня и не в студии, но прямо по Skype с нами сегодня Александр Панчин – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Институт проблем передачи информации РАН. Александр, здравствуйте.

А. Панчин Здравствуйте.

А. Петровская Говорить мы сегодня будем об эволюционной биологии, об эволюции и о различных открытиях, которые сегодня уже на умозрительном уровне проведены, но пока трудно представить, как могут быть доказаны окончательно. Как эти открытия могут повлиять на наши представления об эволюции, а, может быть, и на изучение раковых клеток, мы сегодня узнаем.

Суть в чём, как я поняла: вами проводились исследования, которые показали, что отдельные многоклеточные – например, паразиты рыб со странной морфологией (кстати, об их странности тоже пару слов скажите) – возможно, произошли из раковых клеток, которые сегодня нам кажутся новыми для человеческого организма. Но в реальности наука уже давно доказала, что не очень понятно, что там было первое, и что эти самые раковые клетки уже так давно сопровождают эволюцию человека (и не только человека, а всего живого), что вообще неясно, что там было первично или вторично и какова функция этих раковых клеток, если они, например, дают старт таким многоклеточным, как паразиты рыб.

А. Панчин Нужно начать, наверное, издалека. С точки зрения современной науки рак – это, по сути, эволюционный процесс. Что такое рак? У нас есть клетки, они делятся, при делении возникают мутации в ДНК, потому что ДНК никогда не копируется идеально. И эти мутации в некоторых случаях могут приводить к тому, что потомки этих клеток лучше или хуже делятся, более или менее охотно заканчивают жизнь самоубийством, если повреждаются дальше. Вот те, которые менее охотно самоубиваются, которые более активно делятся, лучше избегают иммунной системы, которая ищет потенциальные раковые клетки в том числе…

А. Петровская И не распознаёт их.

А. Панчин Да, если они хитро устроены. Такие клетки оставляют больше потомства, получаются более эволюционно приспособленными, успешными. И вот они как раз эволюционируют постепенно в раковые клетки. Обычно всё-таки эта эволюция заканчивается внутри одного тела – то есть, у вас был организм, у него возник рак, рак его убил. Метастазы пошли в разные органы и всё.

Но в природе есть примеры того, как рак выходит в своей эволюции за пределы одного-единственного организма. Таких примеров известно несколько, самый известный – это лицевая опухоль тасманийского дьявола. Это онкологическое заболевание, которое передаётся через укусы. То есть, тасманийский дьявол, у которого этот рак изначально возник, уже давно умер, а его раковые клетки по-прежнему живут и передаются. По сути, из многоклеточного млекопитающего получился одноклеточный паразит, который, если бы мы его подвергли генетическому анализу и пытались поместить на дерево жизни, то мы были бы вынуждены поместить его внутри семейства млекопитающих. Но по своим особенностям это – одноклеточный паразит.

Другой пример – это венерическая саркома собаки. Это рак, который передаётся половым путём у собак. Та же самая история: собака, у которой этот рак возник, погибла, причём по современным оценкам это произошло тысячи лет назад. То есть, это очень древний рак. Собаки больше нет, а её клетки живут, размножаются, передаются от одной собаки к другой. Надо сразу успокоить, наверное, слушателей, что у людей таких трансмиссивных раков никто никогда не встречал. Просто есть всякие стигмы и мифы про заразность рака, что не нужно находиться в одной комнате с раковыми больными и вот это всё. Не хотелось бы такие страшилки как-то подпитывать. Это совсем другая история, у людей ничего похожего никто никогда не видел.

Хотя да, есть пример с известными клетками Генриетты Лакс: была женщина, которая болела раком, взяли её клетки, поместили в пробирку, и вот они там размножаются. По сути, давным-давно уже эта Генриетта Лакс погибла, а её клетки, которые сейчас называются HeLa, по-прежнему существуют, используются учёными в различных научных исследованиях. Можно сказать, что это одноклеточные, полученные из человека и живущие в лаборатории. Они не заразны, не было примеров, чтобы кто-то подцепил эти клетки, и что-то с ним случилось.

Но зная, что существуют такие вот трансмиссивные раки, у нас с коллегами возникла гипотеза: что, если некоторые известные в зоологии странные многоклеточные… Когда я говорю «странные», это значит, что есть, например, кишечнополостные – это группа, к которой относятся медузы, коралловые полипы, гидры. У них есть нормальная анатомия, строение тела, у них есть половой процесс.

А есть вот эти самые паразиты, про которых вы сказали, которые не имеют нормальной анатомии, у них нет полового процесса – во всяком случае, никто его не наблюдал. У них есть странные клеточные стадии: например, есть стадия, когда это всего несколько клеток, а есть стадия, когда это – как бы одна большая клетка, внутри которой клетки – клетки внутри клетки. Причём в этой клетке есть как клетки, так и отдельные плавающие ядра с генетическим материалом. Это очень странные многоклеточные. Даже не знаю, как это правильно назвать: есть стадии, где они многоклеточные, есть стадии, где непонятно, как их охарактеризовать. И то же самое касается ещё нескольких других групп, которые мы смотрели.

Всего мы смотрел 4 группы: 3 паразитические, 1 свободноживущая форма. Если кому-то интересно, одна группа называлась ортонектиды, другая – дициемиды, третья – миксоспореи, а четвёртая называется трихоплакс – может, их кто-то помнит из учебника биологии. Для каждого из этих организмов у нас либо были уже опубликованные ранее кем-то генетические данные, либо, как в случае с миксоспореями, для одного из видов использовались данные, которые получили в соседней с нашей лаборатории – это наши соавторы.

Мы смотрели, что у них с теми генами, которые ломаются в раковых клетках. То есть, если одноклеточное произошло из раковых клеток, то сначала был рак. А когда у вас есть рак, у вас ломаются все эти гены. И эти поломки не восстановятся, не получится такого, что поломанный ген заново эволюционирует в то, чем он был до этого. Эти гены будут поломаны, и мы смотрели, что, собственно, с ними.

Оказалось, что у миксоспорей (но не у всех остальных, кого мы смотрели) в тех генах, которые универсальны для всех животных, встречаются и у человека, и у круглого червяка, и у губки, и у медузы, и при этом они ломаются при онкологических заболеваниях в раковых клетках – у них максимальное количество таких генов поломано по сравнению с кем угодно. То есть, мы брали как вот таких странных организмов, так и нормальных многоклеточных, и даже одноклеточных родственников многоклеточных – есть такие группы, которые хоть и одноклеточные, но максимально близкие к нам с вами (после животных). И у них такие гены всё равно есть. А вот у миксоспорей этих генов нет.

И в частности у них полностью отсутствуют самые важные гены, необходимые для запрограммированной клеточной смерти. На основании такого чисто генетического анализа можно сказать, что запрограммированной клеточной смерти, такой, как у всех остальных животных, у миксоспорей нет. Возникает вопрос: доказывает ли это, что они действительно произошли из раковых клеток? Потому что это очень спекулятивная идея, мы это прекрасно понимаем. И, собственно, статья, которую мы написали по этой теме, опубликована в специальном разделе научного журнала Biology Direct – разделе «Гипотезы». То есть, хотя мы имеем некоторые данные, подтверждающие эту гипотезу, мы всё равно не говорим, что это какая-то доказанная штука, что у нас точно получилось.

Суть в чём: миксоспореи – паразиты, и может быть такое, что при переходе к паразитическому образу жизни организмы упрощаются. Такое бывает. Они упрощаются, какие-то гены за ненадобностью мутируют, и мы их не видим. Но мы рассмотрели и других паразитов – нормальных паразитов, скажем так, у которых всё в порядке и с половым процессом, и с анатомией. И у них в таких масштабах такого нет. Но справедливости ради надо сказать, что у миксоспорей поломаны не только гены, связанные с онкологическими заболеваниями, которые ломаются в раковых клетках, но и многие другие тоже.

Есть близкие родственники миксоспорей, тоже паразиты – малакоспореи. У них чуть лучше с анатомией и строением тела, они не похожи на то, что могло получиться из рака. Можно прочитать их генетический материал – он пока не известен, и посмотреть, что у них. Если окажется, что у них тоже всё это потеряно, то это будет скорее аргументом в пользу того, что это было упрощение. А если окажется, что у них всё в порядке, притом, что они уже ведут такой образ жизни, то это будет дополнительный довод в пользу того, что произошла именно такая странная процедура.

А. Петровская Что именно раковые клетки были в основе, скажем так, появления этих многоклеточных на каком-то этапе их существования.

А. Панчин Да.

А. Петровская Хочется понять: если всё-таки эта пока ещё гипотеза, которая вами была выдвинута и на первичном этапе каким-то образом апробирована, подтвердится – что нового нам скажет это об эволюции и, может быть, об онкологии?

А. Панчин С точки зрения фундаментальной науки, эволюционной биологии – это, конечно, было бы очень интересно, потому что это бы говорило о независимом появлении многоклеточности, это был бы ещё один кейс появления многоклеточности. Считается, что многоклеточность возникала не один раз, а много, есть разные точки зрения на этот счёт – и это был бы ещё один раз, когда возникли многоклеточные. Ну и, конечно, это увеличило бы наши знания о том, как развиваются раковые клетки, как они появляются и до чего могут доразвиться.

А. Петровская Спасибо. Сегодня мы вынуждены на этом заканчивать. Александр Панчин – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Институт проблем передачи информации РАН сегодня был с нами по Skype. Александр, спасибо.

А. Панчин Всего доброго.



Загрузка комментариев...

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире