Μια νέα έρευνα αποκαλύπτει πώς η εγκυμοσύνη εξελίχθηκε σε μια από τις πιο περίπλοκες και ζωτικής σημασίας συνεργασίες στη φύση. Εστιάζοντας στο κρίσιμο σημείο επαφής μεταξύ μητέρας και εμβρύου – εκεί όπου ο πλακούντας συνδέεται με τη μήτρα – οι επιστήμονες χαρτογράφησαν, με ακρίβεια και βάθος, τις κυτταρικές διεργασίες και τα γονιδιακά σήματα που έχουν διαμορφωθεί μέσα από εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης. Τα ευρήματα προσφέρουν μια νέα οπτική για την εγκυμοσύνη: όχι απλώς ως ένα πεδίο σύγκρουσης μεταξύ δύο γενετικά διαφορετικών οργανισμών, αλλά ως ένα συντονισμένο παιχνίδι αμοιβαίων προσαρμογών που διαρκεί πάνω από 100 εκατομμύρια χρόνια.
Στην καρδιά της μελέτης βρίσκεται η διερεύνηση της εμβρυομητρικής διεπαφής, δηλαδή της περιοχής στο εσωτερικό της μήτρας όπου το έμβρυο (μέσω του πλακούντα) αλληλεπιδρά άμεσα με το σώμα της μητέρας. Η περιοχή αυτή πρέπει να επιτυγχάνει μια εύθραυστη ισορροπία: αρκετά διαπερατή ώστε να επιτρέπεται η ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών και σημάτων, αλλά ταυτόχρονα επαρκώς προστατευμένη ώστε να μην ενεργοποιείται το ανοσοποιητικό σύστημα της μητέρας εναντίον του εμβρύου, που αποτελεί έναν «γενετικά ξένο» οργανισμό.
Για να κατανοήσουν πώς προέκυψε αυτή η βιολογική αρμονία, οι ερευνητές ανέλυσαν ενεργά γονίδια σε μεμονωμένα κύτταρα (single-cell transcriptomics) από έξι διαφορετικά θηλαστικά. Στην ομάδα περιλαμβάνονταν τόσο κοινοί οργανισμοί, όπως τα ποντίκια και οι μακάκοι, όσο και πιο «παράξενα» είδη όπως ο tenrec (ένα πρώιμο πλακουντοφόρο θηλαστικό) και το οπόσουμ (ένα μαρσιποφόρο που διαχωρίστηκε από τα πλακουντοφόρα προτού αποκτήσουν περίπλοκους πλακούντες). Μέσα από αυτήν τη διατομή της εξελικτικής ιστορίας των θηλαστικών, κατάφεραν να ανασυνθέσουν το κυτταρικό «άτλαντα» της εγκυμοσύνης.
Ένας από τους βασικούς στόχους της μελέτης ήταν να εντοπιστεί η προέλευση και η εξέλιξη δύο κρίσιμων κυτταρικών τύπων: των κυττάρων του πλακούντα, τα οποία προέρχονται από το έμβρυο και εισβάλλουν στους μητρικούς ιστούς, και των στρωματικών κυττάρων της μήτρας, τα οποία είναι μητρικής προέλευσης και ανταποκρίνονται στην παρουσία του πλακούντα. Η ανάλυση αποκάλυψε ότι το μοτίβο γονιδιακής έκφρασης που συνδέεται με την «εισβολική» συμπεριφορά των πλακουντικών κυττάρων δεν είναι αποκλειστικά ανθρώπινο φαινόμενο, όπως πίστευαν μέχρι πρότινος, αλλά αποτελεί ένα χαρακτηριστικό που διατηρείται στους πλακουντοφόρους θηλαστικούς εδώ και πάνω από 100 εκατομμύρια χρόνια.
Ταυτόχρονα, η μητρική πλευρά εξελίχθηκε επίσης. Ενώ τα μαρσιποφόρα δεν απέκτησαν ιδιαίτερες ικανότητες παραγωγής ορμονών, τα πλακουντοφόρα θηλαστικά εμφάνισαν νέες λειτουργίες σε αυτόν τον τομέα. Η καινοτομία αυτή συνέβαλε σε μεγαλύτερης διάρκειας κυήσεις και πιο πολύπλοκη κύηση – δείχνοντας πως η εξέλιξη της εγκυμοσύνης δεν ήταν μονόπλευρη, αλλά προϊόν αλληλεπίδρασης μεταξύ εμβρύου και μητέρας.
Η μελέτη εξέτασε και δύο σημαντικές θεωρίες που επιχειρούν να εξηγήσουν τη σχέση μητέρας-εμβρύου κατά τη διάρκεια της κύησης. Η πρώτη, γνωστή ως “Υπόθεση αποσαφήνισης“, υποστηρίζει ότι με την πάροδο του χρόνου, τα ορμονικά σήματα «κατανεμήθηκαν» ξεκάθαρα μεταξύ μητρικής και εμβρυϊκής προέλευσης, ώστε να αποφευχθεί η σύγχυση και ο ενδογενής ανταγωνισμός. Τα αποτελέσματα ενίσχυσαν αυτή την άποψη, καθώς συγκεκριμένα σήματα –όπως οι πρωτεΐνες WNT, ρυθμιστές του ανοσοποιητικού και στεροειδείς ορμόνες– μπορούσαν να ανιχνευθούν με ακρίβεια στην πηγή τους.
Η δεύτερη θεωρία, γνωστή ως “Υπόθεση κλιμάκωσης” ή αλλιώς θεωρία της γενετικής σύγκρουσης, υποστηρίζει ότι μητρικά και εμβρυϊκά γονίδια βρίσκονται σε έναν εξελικτικό «αγώνα εξοπλισμών», όπου το έμβρυο επιδιώκει την ενίσχυση της ανάπτυξής του ενώ η μητέρα προσπαθεί να τη ρυθμίσει. Η μελέτη επιβεβαίωσε αυτή τη δυναμική για έναν μικρό αριθμό γονιδίων, όπως το IGF2, που ρυθμίζει την ανάπτυξη. Ωστόσο, συνολικά, τα δεδομένα δείχνουν πως η εγκυμοσύνη χαρακτηρίζεται περισσότερο από συνεργασία παρά από σύγκρουση.
«Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι η εξέλιξη ίσως ευνόησε τη συντονισμένη λειτουργία μητέρας και εμβρύου πολύ περισσότερο απ’ ό,τι νομίζαμε», σχολιάζει ο Daniel J. Stadtmauer, κύριος συγγραφέας της μελέτης και ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης. «Αντί να αναρωτιόμαστε αν η εγκυμοσύνη είναι πεδίο σύγκρουσης ή συνεργασίας, ίσως είναι πιο χρήσιμο να ρωτήσουμε: πού εντοπίζεται η σύγκρουση;»
Το έργο αυτό κατέστη δυνατό χάρη στον συνδυασμό προηγμένων τεχνικών, όπως η ανάλυση μεμονωμένων κυττάρων και τα εξελικτικά υπολογιστικά μοντέλα. Μέσα από αυτές τις μεθόδους, οι επιστήμονες κατάφεραν να προσομοιώσουν πώς επικοινωνούν τα κύτταρα σε διαφορετικά είδη και να παρακολουθήσουν την εξέλιξη αυτής της επικοινωνίας μέσα στον χρόνο.
Σύμφωνα με την ερευνήτρια Silvia Basanta, που επίσης συνυπογράφει τη μελέτη, η εργασία αυτή ανοίγει ένα νέο παράθυρο κατανόησης της εξέλιξης σύνθετων βιολογικών συστημάτων, με πιθανές εφαρμογές στη διάγνωση και θεραπεία επιπλοκών της κύησης. Ένα εξελικτικό μυστικό εκατομμυρίων ετών αποκαλύπτεται και προσφέρει νέα ελπίδα για την επιστήμη της αναπαραγωγής.
[via]
