ACIMA: 75 mm-longa Melanocetus johnsonii, sexo feminino, com um crescimento de 23,5 mm ao longo do sexo masculino anexado a barriga dela
EDITH A. WIDDER
Krøyer do mar profundo tamboril, Ceratias holboelli, não spawn, copular, ou fazer qualquer coisa que um peixe normalmente fazer para acasalar. Em vez disso, o macho—apenas alguns centímetros de comprimento—agarra-se ao corpo da fêmea comparativamente gigantesca e nunca desiste. Lentamente, o corpo dele transforma-se no dela, as células tornam-se dela, incluindo os testículos, que são usados para criar filhos. À medida que ele desaparece, dois indivíduos se tornam um—levando o conceito de monogamia para um novo nível.a sub-ordem do tamboril de profundidade, composto por cerca de 170 espécies conhecidas, apresenta, sem dúvida, os hábitos de acasalamento mais dramáticos do reino animal. Em algumas espécies, os machos só se ligam temporariamente às fêmeas e depois separam-se. Em outros, como C. holboelli, os machos fundem—se permanentemente com as fêmeas, ou as fêmeas absorvem vários machos-em alguns casos até oito de cada vez.
entre os muitos mistérios que rodeiam este encontro em alto mar—eles só foram capturados em câmera pela primeira vez em 2018-é um mistério imunológico. Em praticamente todos os outros vertebrados adultos, a introdução de tecido de um indivíduo em outro provocaria uma poderosa resposta imunitária atacando as células estranhas. Porque é que as fêmeas do tamboril, imunologicamente falando, não rejeitam estes machos parasitas?uma nova análise genômica de 13 espécies de tamboril publicado hoje (30 de julho) na ciência fornece algumas pistas. Os genomas de espécies que, temporária ou permanentemente, fundir-se com os seus companheiros sofreram alterações radicais de genes chave que sustentam a imunidade adaptativa—um ramo do sistema imunológico responsável pela rejeição de tecido estranho—fazendo com que alguns deles primeiros exemplos conhecidos de vertebrados que, efetivamente, falta um sistema imunitário adaptativo. Ao longo da evolução, alterações nos genes envolvidos na produção de anticorpos e Respostas citotóxicas das células T podem ter pavimentado o caminho para os estranhos hábitos reprodutivos dos animais, enquanto para os cientistas levanta questões sobre como os peixes se defendem contra os patógenos no mar profundo.
“It’s quite shocking,” comenta a geneticista Elizabeth Murchison da Universidade de Cambridge que não estava envolvida no estudo. “Suponho que não devemos ter muitos preconceitos sobre o que é e não é possível na natureza. A evolução produz todos os tipos de resultados malucos, e este é um deles.”
o Imunologista Thomas Boehm e seus colegas do Instituto Max Planck de Imunologia e Epigenética na Alemanha longo queria saber como algumas espécies de tamboril pode formar corporais fusões entre os indivíduos, e se propôs a fazer uma análise de animais de genomas. Amostras biológicas do mar profundo são difíceis de encontrar, mas com a ajuda do ictiólogo Theodore Pietsch, um especialista em Pescadores de profundidade na Universidade de Washington, a equipe foi capaz de obter amostras de tecido de várias coleções de espécimes.Boehm e seus colegas sequenciaram o DNA de 31 espécimes, representando 13 espécies de tamboril de profundidade. Isso incluiu quatro espécies que acasalam por apego temporário e seis espécies que formam fusões permanentes-três delas de uma forma de um para um, e três que têm múltiplos machos se fundem com uma única fêmea. A equipe também incluiu três espécies de controle de outros grupos de tambores em que os machos nunca se ligam a fêmeas.
A equipe examinou um punhado de genes bem caracterizados conhecidos por serem os principais jogadores na resposta imune adaptativa. Em primeiro lugar, eles olharam para genes que codificam o principal complexo histocompatibilidade dos peixes (MHC) proteínas classe I e II, moléculas da superfície celular que diferem entre os indivíduos e permitem que as células T para distinguir as próprias células do corpo de células estranhas. São os receptores MHC de classe I que conduzem células T citotóxicas para atacar células estranhas em ambientes de transplante de tecidos.curiosamente, as seis espécies permanentemente anexadas mostraram alterações significativas e incomuns nos seus genes MHC, que foram ainda mais graves nas três espécies em que múltiplos machos se fundem com cada fêmea. Os pesquisadores também encontraram alterações nos genes que codificam receptores das células T citotóxicas que interagem com as proteínas MHC classe I. Em todos os seis anexadores permanentes, por exemplo, dois genes que codificam tais receptores estavam completamente ausentes, sugerindo que o desmantelamento da reactividade citotóxica das células T pode ser necessário para permitir que diferentes indivíduos de tamboril acasalem.
Theodore W. Pietsch, da Universidade de Washington
Devido a anticorpos dirigidos contra os tecidos também são conhecidos por causar complicações em pacientes durante transplantes de tecidos, a equipe também analisou certos genes que sustentam a geração de anticorpos. Apesar de muitos desses genes parecia intacta, na maioria das espécies de tamboril, eles descobriram que aicda, que desempenha um papel importante na criação de anticorpos específicos, foi efetivamente ausente em todas as 10 espécies que forma temporária ou permanente anexos, considerando que ele estava intacto no controlo de três espécies. Certos genes rag, que também estão envolvidos na formação de anticorpos, tinham acumulado mutações deletérias em espécies que acasalam como grupos de machos, enquanto esses genes estavam relativamente intactos em espécies que se unem de uma forma um-para-um, como C. holboelli.
no geral, o apego mais extremo entre companheiros, quanto mais extremas as alterações aos genes de imunidade adaptativa aparentavam ser, a equipe observa. Embora a ligação temporária pareça exigir apenas uma redução das respostas de anticorpos, as perfusões permanentes de um para um pareceram estar também associadas à redução da função citotóxica das células T. No caso de múltiplos companheiros, isso foi marcado por ainda mais mudanças, tais como a pulverização de respostas de anticorpos, e a perda de genes rag.para o imunologista da University College London e virologista Ariberto Fassati, que não estava envolvido no estudo, os resultados são surpreendentes. Muitos cientistas assumem que o sistema imunológico, uma vez estabelecido, evoluiria apenas em uma direção, “para se tornar mais adaptativo e mais específico”, diz Fassati. “Mas isso parece que você pode realmente perder braços do sistema imunológico adaptativo . . . se as pressões evolutivas forem justificadas.”To his knowledge, the deep-sea anglerfish species are the first instances of vertebrates having lost such a huge branch of their adaptive immunity.
em muitos outros vertebrados, remover partes do sistema imunitário adaptativo tem consequências catastróficas. Bebês nascidos com mutações no gene rag, por exemplo, estão gravemente doentes ou morrem rapidamente se eles não recebem tratamento através de um transplante de medula óssea, Nota Boehm.uma razão pela qual o sistema imune adaptativo é considerado tão crucial é porque muitos patógenos e parasitas aprenderam a superar a menos específica, linha de frente inata defesa imunitária, diz Fassati. Por exemplo, muitos vírus, incluindo o culpado da pandemia de COVID-19 em curso, SARS-CoV-2, pode conter a produção do organismo de interferões inflamatórios, que são parte da defesa imune inata, acrescenta. O fato de que alguns pescadores estão aparentemente se dando bem sem um sistema imunológico totalmente intacto é ” bastante notável.”
esta descoberta levanta a questão de como eles conseguem se defender de patógenos no mar profundo. Boehm especula que ou os peixes devem ter desenvolvido algum outro sistema imunológico inteiramente, ou talvez tenham encontrado formas de aumentar a sua maquinaria imune inata para compensar a falta de uma resposta imune adaptativa. Talvez eles pudessem conseguir isso expressando continuamente interferões, ele especula, colocando seus corpos em alerta constante e tornando mais difícil para os vírus e outros patógenos para estabelecer infecções. Para provar isso, precisaria de tecido fresco onde pudesse examinar a expressão genética.
“estou desesperadamente ansioso para obter animais onde eu poderia extrair RNA e procurar por níveis de expressão destes. . . genes relacionados com interferão”, diz ele. Descobrir como alguns tambores lidam depois de perder a imunidade adaptativa pode ser útil para encontrar tratamentos para pacientes imunodeficientes, ele acrescenta.para ele, os resultados também colocam um dilema galinha-ou-ovo: qual veio primeiro, as modificações na arquitetura genética subjacentes à imunidade adaptativa ou a estratégia de acasalamento de fusão? Uma das espécies que ele examinou pode dar uma pista. Gigantactis vanhoeffeni é pensado para acasalar através de apego temporário,ainda que mostra algumas das mesmas alterações aos genes imunológicos como espécies permanentemente anexadas. Boehm diz que acha que G. vanhoeffeni poderia estar” a caminho do apego permanente ” evolutivamente. “Parece que algumas mudanças no genoma imunológico têm que ocorrer antes que esta Fusão permanente possa realmente se estabelecer. Parece que há alguma pressão evolutiva ainda desconhecida de algum tipo que faz com que estes genes se extinguam ou desapareçam.”
Gil Rosenthal, um biólogo evolucionista no Texas a&M University, diz que se pergunta O que essas pressões evolutivas poderiam ser. O tamboril de profundidade é extremamente dimórfico sexualmente, ele observa em um e-mail para o cientista. “As fêmeas são uns monstros com presas leves, e os machos são pequenas coisas com um testículo enorme e um nariz enorme.”As fêmeas são provavelmente esparsas no mar profundo, então é provável que os machos passem muito tempo procurando por elas, explica. Quando um macho finalmente encontra uma fêmea, seria do seu interesse ficar por perto. Se acontecer que a fêmea tem interesses conflitantes—como comer os machos—ele poderia configurar o peixe para “conflito sexual.”Essa situação poderia de alguma forma levar a um puxão genômico de guerra sobre o sistema imunológico, especula Rosenthal. “Eu não ficaria surpreso se alguns dos destroços do genoma imunológico vem de conflitos sexuais.”
não seria o primeiro exemplo de uma troca entre o comportamento sexual e a função do sistema imunológico, ele acrescenta, observando que em vertebrados, a testosterona pode deprimir a função do sistema imunológico e melhorar as exibições sexuais masculinas. No entanto, ” que tanto dele é fechado ou remodelado é apenas Selvagem!”
To Rosenthal and Murchison, the results underscore how the genomics revolution has enabled researchers to venture beyond well-understanded model organisms in labs and explore the different adaptations of life on Earth. “Há muito a aprender não só sobre imunidade, mas sobre toda a biologia, explorando linhagens evolutivamente divergentes”, diz Murchison. “E você nunca sabe realmente o que você vai encontrar porque a natureza é tão ampla e diversificada e há tanta adaptação a nichos muito especializados.”
J. B. Swann, et al. “The immunogenetics of sexual parasitism,” Science, doi:10.1126/science.aaz9445, 2020.