Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Blodceller flödar mellan Botryllus

Genomskinligt blötdjur ­uppfann våra blodkroppar

Ett ryggradslöst havsdjur har svaret på frågan om hur blodet uppstod. Djurets speciella blodsystem kan lära forskarna mer om vårt eget blod, ­bidra till cancervård och förhindra avstötning av transplanterade organ.

Chris Patton og Kathi Ishizuka/Stanford University

Forskare vid Stanford University i USA skrapar loss blomliknande fläckar i hamnen i Monterey i Kalifornien.

De färggranna buketterna har bara en diameter på ett par centimeter och är lätta att förbise, men de har visat sig sitta inne med svar på hur blodet har uppstått hos större ryggradsdjur – exempelvis människan.

Fläckarna består nämligen av små djur vars blodbildande system har förvånansvärt mycket gemensamt med vårt eget. Det kan både ge nya kunskaper om immunförsvaret och bidra till cancervård.

Genomskinlighet underlättar

Djuret heter blomsjöpung (Botryllus schlosseri) och tillhör klassen sjöpungar, en djurgrupp som omges av en genomskinlig säck. Blomsjöpungar lever i de flesta vatten, bland annat i Nordsjön.

Som unga är blomsjöpungar fritt simmande yngel med en primitiv hjärna och en ryggsträng som liknar en ryggrad.

Övergången till fullvuxet stadium sker när ynglet klistrar sig fast vid en sten och genomgår en radikal förvandling där svansen, ryggsträngen och musklerna försvinner.

Därefter slår den sig ner i en koloni med uppemot 20 andra individer.

Botryllus-grupp

Längs kusterna förekommer stora grupper av blomsjöpungar.

© Robert Thompson/NaturePL

Kolonierna, som har en diameter på 5–10 millimeter, hakar sig fast på stenar och andra hårda ytor i tidvattenområden och pryder dem med spektakulära, blomliknande mönster i orange, gult, rött, vitt, lila eller grågrönt.

Varje individ i kolonin är bara 2–5 millimeter lång och formad som en droppe med den spetsiga änden mot kolonins mitt.

Trots att varje individ har eget hjärta, matspjälkningssystem och gälar fungerar kolonin i princip som en enda organism.

Genomskinliga nätverk av blodkärl förbinder individerna och gör det möjligt att utväxla bland annat blodkroppar och stamceller.

Just genomskinligheten är en av de egenskaper som gör djuret intressant för forskarna, eftersom den innebär att de enkelt kan observera trafiken av celler i kolonin.

Blomsjöpungar lever i kolonier om 4–20 individer som smälter samman med andra kolonier av samma art och delar blod och immunförsvar.

Primitiv benmärg hittad

Efter att ha samlat in kolonierna av blomsjöpungar i Monterey isolerade forskarna blodstamceller, eller hematopoetiska stamceller, som är ett förstadium till samtliga celler i blodet – allt från blodplättar och syretransporterande röda blodkroppar till immunförsvarets armé av vita blodkroppar.

Människan har blodstamceller i benmärgen, där de producerar miljontals nya blodkroppar varje timme.

Benmärgen skapar perfekta betingelser för blodstamcellerna och skyddar den sårbara, extremt specialiserade utvecklingen från stamcell till olika typer av blodkroppar.

Efter förvandlingen lämnar blodkroppen benmärgen och förs ut i blodet. En särskild egenskap hos blodstamcellerna är att de själva hittar från blodet tillbaka till benmärgen igen.

För att kontrollera om blomsjöpungarna har benmärg injicerade forskarna färgade blodstamceller från blomsjöpungar och följde dem runt i kolonins blodcirkulation.

Forskarna fann att blodstamcellerna drogs till ett avlångt organ – en så kallad endostyl. När de sedan undersökte vilka gener som är aktiva i endostylen fick de ett förvånande svar.

Trots att blomsjöpungar och däggdjur skiljs åt av drygt 500 miljoner år av evolution upptäckte forskarna hela 327 gemensamma gener som är extra aktiva i både endostylen och i människans benmärg – och som är involverade i bildningen av blodkroppar och immunceller.

endostyle atanomi

Blomsjöpungar har ett organ som kallas endostyl. Organet påminner om människans benmärg på så sätt att det bildar blodkroppar.

© mikkel juul jensen

Avlångt organ ­bildar blod

Blomsjöpungars motsvarighet till vår benmärg kallas endostyl. I detta avlånga organ finns blodstamceller som producerar alla typer av blodkroppar innan de sänds runt i kretsloppet.

Endostylen och människans benmärg har 327 aktiva gener gemensamt och bildar en rad jämförbara celler.

Till skillnad från andra ryggradslösa djur producerar blomsjöpungar en typ av celler som har sitt ursprung i så kallade myeloida stamceller, som endast finns hos ryggradsdjur.

Blomsjöpungars viktigaste immuncell, morulan, påminner också om människans mördarceller. Morulan bekämpar främmande organismer och är viktig vid avvisning av andra kolonier av blomsjöpungar.

  • Anus

  • Tarm

  • Magsäck

  • Hjärta

  • Endostyl

  • Mun

Liksom hos däggdjuren kommer en hög andel av blomsjöpungarnas immunceller från en viss typ av blodstamceller, så kallade myeloida stamceller.

Deras uppgift är bland annat att sluka främmande organismer som bakterier, virus och cancerceller.

Blomsjöpungar bildar också en celltyp som kallas morula, som kan jämföras med naturliga mördarceller hos ryggradsdjuren (till vilka däggdjuren hör).

Protein skiljer vän från fiende

När två blomsjöpungskolonier närmar sig varandra försöker de förenas. Morulor strömmar då ut i ampuller i kolonins ytterpunkter och gör sig beredda att kontrollera den främmande kolonin.

Det är en viss gen, BHF, som bestämmer om kolonierna är kompatibla och kan smälta samman.

Denna gen producerar ett protein som fungerar som en kompass för om parterna är genetiskt identiska och lämpade för hopsmältning.

Mördarceller håller koll på varandra

När blomsjöpungar eller kolonier av blomsjöpungar försöker smälta samman sker det under överinseende av ett immunförsvar som påminner om vårt eget.

Immuncellerna visar på vilket sätt organismer accepterar eller avvisar varandra, vilket kan få stor betydelse för framtida organtransplantationer.

Om kolonierna producerar samma variant av proteinet sänder de ut blodkärl mot varandra för att dela blod, men morulorna bekämpar varandra om de har olika varianter av proteinet.

Då sker en avstötning i en inflammationsliknande reaktion. BHF-proteiner påminner på så sätt om människans MHC-proteiner.

När mördarceller patrullerar människokroppen tar de hela tiden kontakt med andra celler för att säkerställa att de inte är främmande.

Celler utan igenkännliga MHC-proteiner angrips av mördarcellerna, som tar sig igenom cellmembranen och dödar främmande kroppar.

To Botryllus

Två kolonier med blomsjöpungar smälter samman och utväxlar celler. Kolonierna har badats i ett fluorescerande ämne som tränger in i alla celler vilket gör att de syns i mikroskopet.

© Benyamin Rosental

Nytt hopp för organmottagare

Likheterna mellan immunförsvar och blodbildande system hos blomsjöpungar och människor har väckt stor nyfikenhet bland forskarna.

Charles Darwin, evolutionslärans fader, var övertygad om att sjöpungar kunde visa hur ryggradsdjuren uppstod och utvecklades eftersom de påminner om varandra i livets tidiga stadier.

Nu ger studien av sjöpungarna i Monterey Bay stöd för den teorin.

Blomsjöpungarnas blodbildande system ser ut som en perfekt representant för övergången från enkla blodsystem hos ryggradslösa djur till mer komplexa typer av blod hos ryggradsdjuren.

327 blodbildande gener har människan och ­blomsjöpungen gemensamt.

Studierna av blodstamceller hos människor och däggdjur har hittills begränsats av att det är nästan omöjligt att observera blodstamcellerna, med tanke på att de finns djupt inne i benmärgen på levande djur och människor.

Det är inget problem med genomskinliga blomsjöpungar. Då kan forskarna lätt se hur de nybildade blodkropparna migrerar ut i kolonin, hur två individer kopplar ihop sina blodkärl och hur immunceller interagerar när de gör sig redo att gå till anfall.

Forskarna har tagit fram zoomlinsen och filmat genomskinliga blomsjöpungskolonier som delar blod

Observationerna kan ge kunskaper om hur blodbildningen och immunförsvaret fungerar hos människor och få stor betydelse för framtida behandlingar av cancer, infektioner, allergier och autoimmuna sjukdomar.

Cancertumörer kommer till exempel att kunna behandlas effektivare om forskarna kan manipulera immuncellernas migration och dirigera om fler nybildade immunceller från benmärgen till området där tumören sitter.

Sjöpungarna kan också leda till banbrytande behandlingar inom organtransplantation.

Om forskarna kan visa vilka signaler hos blomsjöpungar som avgör om två kolonier smälter samman eller inte kan immuncellerna tränas till att hålla avstånd till nytransplanterade organ, så att ingen avstötning sker.

Läs också:

Hajar

Mördarhajen ska rädda liv

13 minuter
orme i dybet top
Havsdjur

Glupska maskar lurar i djupet

2 minuter
Valar

Kan valar få för sig att angripa människor?

1 minut

Logga in

Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
Visa Dölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!

Nollställ lösenord.

Skriv in din e-postadress för att få ett mejl med anvisningar för att nollställa lösenordet.
Ogiltig e-postadress

Skriv in lösenord

Vi har skickat ett mejl till med ett lösenord

Nytt lösenord

Enter a password with at least 6 characters.

Lösenord behövs
Visa Dölj