Badania zagadkowych genomów pasożytniczych nicieni

Prof. Agnieszka Kloch z Wydziału Biologii UW uczestniczyła w dużym projekcie dotyczącym genomów nicieni - bezkręgowców zamieszkujących wody lub gleby, bardzo często będących pasożytami zwierząt lub roślin. Jego rezultatem (https://doi.org/10.1038/s41467-023-43556-w) było ustalenie, że dwa gatunki blisko spokrewnionych nicieni, które do tej pory uważano za niemal identyczne i które nierzadko w literaturze fachowej wymieniano jako jeden gatunek, w rzeczywistości dzielą miliony lat ewolucji. Choć prawdopodobnie wywodzą się od wspólnego przodka, obecne różnice między nimi są wynikiem presji selekcyjnej wywieranej przez odpowiedź immunologiczną ich żywicieli: myszy i myszarki.

"Chociaż przez długi czas te dwa gatunki nicieni uważano za identyczne, nasze badania pokazały, że dzielą je miliony lat niezależnej ewolucji - mówi prof. Agnieszka Kloch, cytowana na stronie uczelni. - W genomach obu gatunków znaleziono obszary o bardzo wysokiej zmienności, które kodują geny wchodzące w interakcje z układem odpornościowym gospodarza. Część z nich jest bardzo stara; powstała jeszcze przed rozdzieleniem dwóch gatunków nicieni i zachowała się także u nicieni utrzymywanych od siedemdziesięciu lat w specjalnych liniach genetycznych myszy laboratoryjnych. Pokazuje to, że presja selekcyjna ze strony żywicieli wywierana na pasożyty jest bardzo silna".

Robaki, o których mowa, to Heligmosomoides bakeri pasożytujący na myszy domowej, będący organizmem modelowym do wielu badań laboratoryjnych, oraz Heligmosomoides polygyrus - pasożyt myszarki zaroślowej. Naukowcy zbadali ich genomy i zauważyli, że wykazują one poziomy rozbieżności, o które wcześniej nikt ich nie podejrzewał. Wynikają one głównie z właściwości białek, które wchodzą w interakcje z układem odpornościowym gospodarza. Zdaniem badaczy oznacza to, że presja selekcyjna wywierana przez odpowiedź immunologiczną żywiciela odegrała kluczową rolę w kształtowaniu wzorców różnorodności genetycznej w genomach tych pasożytów.

Jednak to nie wszystko. Naukowcy ze zdziwieniem zauważyli, że w obrębie gatunku H. bakeri także istnieją pewne rozbieżności na poziomie genomu. To ważne odkrycie, ponieważ jako gatunek modelowy, nicień ten wykorzystywany jest do różnych badań w laboratoriach na całym świecie, a wszelkie różnice między osobnikami mogą potencjalnie wpływać na wyniki eksperymentów. W przypadku tego gatunku chodzi przede wszystkim o eksperymenty dotyczące reakcji ssaków na infekcje pasożytnicze oraz o testowanie leków i szczepionek przeciwpasożytniczych.

"Jeżeli w miejscach genomu, na które działają szczepionki, występują rozbieżności, to prawdopodobnie szybko rozwinie się oporność u nicieni - piszą autorzy publikacji. - Zrozumienie wzorców i poziomów różnorodności genetycznej występującej w populacjach pasożytów będzie zatem kluczowym krokiem w opracowaniu skutecznych szczepionek przeciwko nicieniom".

Jak przypomina prof. Kloch, badania genomów nicieni są trudne ze względów technicznych, dlatego są one jeszcze stosunkowo słabo poznane. Obecny projekt z udziałem badaczki pozwala jednak lepiej zrozumieć, jak wzajemne oddziaływania między pasożytami i żywicielami kształtują się na tle genetycznym.

Katarzyna Czechowicz