ЭВОЛЮЦИОННАЯ ГИСТОЛОГИЯ КРОВИ:ФАКТЫ, ГИПОТЕЗЫ, ПАРАДОКСЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В обзоре рассматриваются важнейшие проблемы эволюционной гистологии крови позвоночных животных: вопрос о филогенетическом предшественнике кровяных клеток и последовательности их возникновения в эволюции, происхождение и первичная функция эритроцитов, возникновение кровяных пластинок и безъядерных эритроцитов у млекопитающих, проблема эволюционного многообразия лейкоцитов. Сопоставление имеющихся в литературе данных позволило сформулировать несколько новых выводов и гипотез, в частности описать свойства возможного предшественника клеток крови позвоночных, показать происхождение эритроидного ростка из тромбоцитарной линии со скрытой сменой приоритетной функции, ответить на вопрос, чем обусловлена внутриклеточная локализация гемоглобина у позвоночных, выявить большую роль “преадаптаций”и нейтральной эволюции в формировании новых клеточных типов, проявление которых можно обнаружить даже у современных млекопитающих. Делается общий вывод, что с точки зрения эволюции кровь можно рассматривать как сложный материал с заданными свойствами, структурные элементы которого могут подвергаться широким вариациям при условии сохранения его функциональных качеств.

Об авторах

В. Н. Манских

Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: manskikh@mail.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Заварзин АА (1953) Очерки эволюционной гистологии крови и соединительной ткани. Избранные труды. Т. 4. М.–Л. Издательство АН СССР. [Zavarzin AA (1953) Essays on the evolutionary histology of blood and connective tissue. Selected works V 4 Moscow Leningrad Publishing House of the USSR Academy of Sciences. (In Russ).]
  2. Хлопин НГ (1946) Общебиологические и экспериментальные основы гистологии. Л.: Издательство АНСССР. [Khlopin NG (1946) General biological and experimental foundations of histology. Leningrad: Publishing House of the USSR Academy of Sciences. (In Russ).]
  3. Галактионов ВГ (1995) Очерки эволюционной иммунологии. М.: Наука. [Galaktionov VG (1995) Essays on evolutionary immunology. Moscow: Nauka. (In Russ).]
  4. Горышина ЕН, Чага ОЮ (1990) Сравнительная гистология тканей внутренней среды с основами иммунологии. Л.: Издательство ЛГУ. [Goryshina EN,Chaga OY (1990) Comparative histology of tissues of the internal environment with the basics of immunology. Leningrad.: LSU Publishing House. (In Russ).]
  5. Флоренсов ВА., Пестова ИМ (1990) Очерки эволюционной иммуноморфологии Иркутск.: Издательство Иркутского университета. [Florensov VA, Pestova IM (1990) Essays on evolutionary immunomorphology. Irkutsk. Irkutsk University Publishing House. (In Russ).]
  6. Заварзин АА (2000) Сравнительная гистология. СПб Издательство Санкт-Петербургского университета. [Zavarzin AA (2000) Comparative Histology. St Petersburg: Publishing House of St. Petersburg University. (In Russ).]
  7. Gould SJ, Lewontin R (1979) The spandrels of San Marco and the Panglossion paradigm: a critique of the adaptationist programme. Proc R Soc Lond B 205: 581–598.
  8. Kimura M (1983) Neutral Theory of Molecular evolution.Cambridge: Cambrige University Press.
  9. Arendt D, Musser JM, Baker CVH, Bergman A, Cepko C, Erwin DH, Pavlicev M, Schlosser G, SWidder S, Laubichler MD, Wagner GP (2016) The origin and evolution of cell types. Nat Rev Genet 17(12): 744–757. https://doi.org/10.1038/nrg.2016.127
  10. Grausgruber A, Revilla-I-Domingo R (2023) Tracing the history of cell types. Elife 12: e90447. https://doi.org/10.7554/eLife.90447
  11. Nagahata Y, Masuda K, Nishimura Y, Ikawa T, Kawaoka S, Kitawaki T, Yasuhito N, Ogawa S, Suga H, Satou Y, Takaori-Kondo A, Kawamoto H (2022) Tracing the evolutionary history of blood cells to the unicellular ancestor of animals. Blood 140 (24): 2611–2625. https://doi.org/10.1182/blood.2022016286
  12. Мечников ИИ (1947) Лекции о сравнительной патологии воспаления. М.: Медгиз. [Metchnikoff II (1947) Lectures on Comparative Pathology of Inflammation. Moscow.: Medgiz. (In Russ).]
  13. Invertebrate Histology (2021). John Wiley & Sons, Inc. https://doi.org/10.1002/9781119507697
  14. de la Ballina NR, Maresca F, Cao A, Villalba A (2022) Bivalve Haemocyte Subpopulations: A Review. Front Immunol 13: 826255. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.826255
  15. Monahan‐Earley R, Dvorak AM, Aird WC (2013). Evolutionary origins of the blood vascular system and endothelium. J Thromb Haemost 11 (Suppl 1): 46–66.
  16. Nagasawa T, Nakayasu C, Rieger AM, Barreda DR, Somamoto T, Nakao M (2014) 15 Phagocytosis by Thrombocytes is a Conserved Innate Immune Mechanism in Lower Vertebrates. Front Immunol 5: 445.https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00445
  17. Заварзин АА (1935) К сравнительной гистологии крови и соединительной ткани. 11. О воспалительном образовании соединительной ткани у дождевого червя (Allolobopnora caliginosa). Арх биол наук 37 (3): 527–551. [Zavarzin AA (1935) On comparative histology of blood and connective tissue. 11. On inflammatory formation of connective tissue in the earthworm (Allolobopnora caliginosa). Arch Biol Nauk 37 (3): 527–551. (In Russ).]
  18. Page M, Rowle AF (1983) A cytochemical, light and electron microscopical study of the leucocytes of the adult river lamprey, Lampetra fluviatilis (L. Gray). J Fish Biol 22:503–517
  19. Зербино ДД, Лукасевич ЛЛ (1989) Диссеминированное внутрисосудистое свертывание крови: факты и концепции. М.: Медицина. [Zerbino DD, Lukasevich LL (1989) Disseminated intravascular coagulation: facts and concepts. M. Meditsina. (In Russ).]
  20. Tober J, Koniski A, McGrath KE, Vemishetti R, Emerson R, de Mesy-Bentley KKL, Waugh R, Palis J (2007) The megakaryocyte lineage originates from hemangioblast precursors and is an integral component both of primitive and of definitive hematopoiesis. Blood 109: 1433–1441.https://doi.org/10.1182/blood-2006-06-031898
  21. Tanizaki Y, Ichisugi M, Obuchi-Shimoji M, Ishida-Iwata T, Tahara-Mogi A, Meguro-Ishikawa M, Kato T (2015) Thrombopoietin induces production of nucleated thrombocytes from liver cells in Xenopus laevis. Sci Rep 5: 18519. https://doi.org/10.1038/srep18519
  22. Levin J (2019) The Evolution of Mammalian Platelets.Platelets. Elsevier Inc. 1–23. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813456-6.00001-1
  23. Martin JF, Wagner GP (2019) The origin of platelets enabled the evolution of eutherian placentation. Biol Lett 15: 20190374. https://doi.org/10.1098/rsbl.2019.0374
  24. Sato Y, Fujiwara H, Konishi I (2010) Role of platelets in placentation. Med Mol Morphol 43: 129–133. https://doi.org/10.1007/s00795-010-0508-1
  25. Canfield PJ, Whittington RJ (1983) Morphological observations on the Erythrocytes, Leukocytes and Platelets of Free-Living Platypuses, Ornithorhynchus anatinus (Shaw) (Monotremata : Ornithorhynchidae). Aust J Zool 31: 421–432
  26. Bolliger A, Backhouse TC (1960) Blood studies on the echidna Tachyolossus aculeatus. Proc Zool Soc London 135 (1): 91–97. https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.1960.tb05832.x
  27. Isermann B, Nawroth PP (2007) Relevance of platelets in placental development and function. Hamostaseologie 27(4): 263-267.
  28. Graham R Serjeant 1 (2010) One hundred years of sickle cell disease. Br J Haematol 1(5): 425-429. https://doi.org/10.1111/j.1365-2141.2010.08419.x
  29. Sidell BD, O'Brien KM (2006) When Bad Things Happen to Good Fish: The Loss of Hemoglobin and Myoglobin Expression in Antarctic Icefishes. J Exp Biol 209 (10): 1791–1802. https://doi.org/10.1242/jeb.02091
  30. Flores G, Frieden E (1968) Induction and Survival of Hemoglobin-Less and Erythrocyte-Less Tadpoles and Young Bullfrogs. Science (New Series) 159 (3810): 101–103.
  31. Grasso JA, Shephard DC (1968) Experiment production of totally anaemic newts. Nature 218: 1274–1276. https://doi.org/10.1038/2181274a0
  32. Топунов АФ, Петрова НЭ (2001) Гемоглобины: эволюция, распространение и гетерогенность. Усп биолхимии 41: 199–228. [Topunov AF, Petrova NE (2001) Hemoglobins: evolution, distribution and heterogeneity. UspBiol Chemistry 41: 199–228. (In Russ).]
  33. Elmer J, Zorc K, Rameez S, Cabrales P, Palmer AF (2012) Hypervolemic Infusion of Lumbricus terrestris Erythrocruorin Purified by Tangential Flow Filtration. Transfusion 52(8): 1729–1740. https://doi.org/10.1111/j.1537-2995.2011.03523.x
  34. Kruczkowska W, Kciuk M, Pasieka Z, Kłosiński K, Płuciennik E, Elmer J, Waszczykowska K, Kołat D, Kałuzińska-Kołat Z (2023) The artificial oxygen carrier erythrocruorin—characteristics and potential significance in medicine J Mol Med (Berl) 101(8): 961–972. https://doi.org/10.1007/s00109-023-02350-3
  35. Hacein-Bey-Abina S, Machadiya Estienne M, Bessoles S,Echchakir H, Pederzoli-Ribeil M, Chiron A, Aldaz-Carroll L, Leducq V, Zhang Y, Souyri M, Louache F, Abina AM (2020) Erythropoietin is a major regulator of thrombopoiesis in thrombopoietin-dependent and –independent contexts. Exp Hematol 88: 15–27. https://doi.org/10.1016/j.exphem.2020.07.006
  36. Margraf A, Nussbaum C, Rohwedder I, Klapproth S, Kurz ARM, Florian A, Wiebking V, Pircher J, Pruenster M, Immler R, Dietzel S, Kremer L, Kiefer F, Moser M, Flemmer AW, Quackenbush E, von Andrian UH, Sperandio M (2017) Maturation of Platelet Function During Murine Fetal Development In Vivo. Arterioscler Thromb Vasc Biol 37(6): 1076–1086. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.116.308464
  37. International Classification of Rodent Tumors: The Mouse (2001) Ed. by U.Mohr. WHO. Springer
  38. Гистология, эмбриология, цитология (2019) Под ред. Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юриной. 6-е изд. М.: ГЭОТАР-Медиа. [Histology, Embryology, Cytology (2019) Ed. Yu. I. Afanasyeva, N. A. Yurina. 6th ed. Moscow.: GEOTAR-Media. (In Russ).]
  39. Yap KN, Zhang Y (2021) Revisiting the question of nucleated versus enucleated erythrocytes in birds and mammals. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 321(4): R547–R557. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00276.2020
  40. Mueller RL, Gregory TR, Gregory SM, Hsieh A, Boore JL (2008) Genome size, cell size, and the evolution of enucleated erythrocytes in attenuate salamanders. Zoology (Jena) 111(3): 218–230. https://doi.org/10.1016/j.zool.2007.07.010
  41. Wayne PC, Boardman SJ, Raida SR (2009) Atlas of Clinical Avian Hematology Wiley-Blackwell.
  42. Tashireva LA, Perelmuter VM, Manskikh VN, Denisov EV,Savelieva OE, Kaygorodova EV, Zavyalova MV (2017) Types of Immune-Inflammatory Responses as a Reflection of Cell-Cell Interactions under Conditions of Tissue Regeneration and Tumor Growth. Biochemistry (Mosc). 82(5): 542–555. https://doi.org/10.1134/S0006297917050029
  43. Roitt I, Brostoff J, Male D (2000) Immunology. 5ed. London: Mosby.
  44. Галактионов BГ (2005) Эволюционная иммунолоrия. М.: Академкниrа. [Galaktionov VG (2005) Evolutionary immunology. Moscow.: Akademkniga. (In Russ).]
  45. Фонталин ЛН (1998) Происхождение антигенраспознающей иммунной системы позвоночных. Молекулярно-биологические и иммунологические аспекты. Иммунология 5: 33–44. [Fontalin LN (1998) Origin of the Antigen-Recognizing Immune System of Vertebrates. Molecular-Biological and Immunological Aspects. Immunology 5: 33–44. (In Russ).]
  46. Фонталин ЛН (1999) Происхождение антигенраспознающей иммунной системы позвоночных. Сравнительно-иммунологические и эволюционные аспекты. Иммунология 6: 4–11. [Fontalin LN (1999) Origin of the Antigen-Recognizing Immune System of Vertebrates. Comparative-Immunological and Evolutionary Aspects. Immunology 6: 4–11. (In Russ).]
  47. Таширева ЛА, Завгородская КО, Перельмутер ВМ (2016) Роль лимфоидных клеток врожденного иммунитета в течение опухолевой болезни. Цитология 58 (12): 901–907. [Tashireva LA, Zavgorodskaya KO, Perelmuter VM (2016) The role of lymphoid cells of innate immunity during tumor disease. Tsitologia 58 (12): 901–907. (In Russ).]
  48. Morse HC 3rd, Anver MR, Fredrickson TN, Haines DC, Harris AW, Harris NL, Jaffe ES, Kogan SC, MacLennan ICM, Pattengale PK, Ward JM, Hematopathology subcommittee of the Mouse Models of Human Cancers Consortium (2002) Bethesda proposals for lassification of lymphoid neoplasms in mice. Blood 100(1): 246–258.
  49. Nitschke L, Kosco MH, Kohler G, Lamers MC (1993) Immunoglobulin D-deficient mice can mount normal immune responses to thymus-independent and –dependent antigens. Proc Natl Acad Sci USA 90(5): 1887–1891. https://doi.org/10.1073/pnas.90.5.1887
  50. Spencer LA, Porte P , Zetoff C, Rajan TV (2003) Mice genetically deficient in immunoglobulin E are more permissive hosts than wild-type mice to a primary, but not secondary, infection with the filarial nematode Brugia malayi Infect Immun 71(5): 2462–2467. https://doi.org/10.1128/IAI.71.5.2462-2467.2003
  51. Reite OB, Evensen O (2006) Inflammatory cells of teleostean fish: A review focusing on mast cells/eosinophilic granule cells and rodlet cells. Fish Shellfish Immunol 20:192–208. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2005.01.012
  52. Григорьев ИП, Коржевский ДЭ (2021) Тучные клетки в головном мозге позвоночных – локализация и функции. Ж Эвол Биохим Физиол. 57(1): 17–32. [Grigoriev IP, Korzhevskii DE (2021) Mast cells in the vertebrate brain: localization and functions. J. Evol Bioch. Physiol. 57 (1): 16м32.]
  53. Максимов АА (1915) Основы гистологии. Учение о тканях. Петроград.: Издание К.Л.Риккера. [MaximowAA (1915) Fundamentals of histology. The tissues. Petrograd.: K.L. Ricker Publishibg. (In Russ).]
  54. Ainsworth AJ (1992) Fish granulocytes: morphology, distribution, and function Ann. Rev. Fish Diseases 2: 123–148. https://doi.org/10.1016/0959-8030(92)90060-B
  55. Ellis AE (1977) The leucocytes of fish: A review. J Fish Biol 11: 453–491.
  56. Манских ВН (2004) Морфологическая характеристика клеток крови и их участие в воспалительной реакции у верховок (Leocaspius delineatus). Акт пробл биол мед экол 3 (1): 176–177. [Manskikh VN (2004) Morphological characteristics of blood cells and their participation in the inflammatory response in sunbleaks (Leocaspius delineatus). Act Probl Biol Med Ecol 3 (1): 176–177.]
  57. Манских ВН (2007) Спонтанные неоплазмы крови у бесхвостых амфибий. Вопр онкол 53 (4): 491–492. [Manskikh VN (2007) Spontaneous blood neoplasia in tailless amphibians. Vopr Oncol 53 (4): 491–492.]
  58. Remijsen Q, Kuijpers TW, Wirawan E, Lippens S, Vandenabeele P, Vanden Berghe T (2011) Dying for a cause: NETosis, mechanisms behind an antimicrobial cell death modality. Cell Death Differ 18(4):581–588. https://doi.org/10.1038/cdd.2011.1
  59. Гольдберг ЕД (1989) Справочник по гематологии. Томск.: Издательство Томского университета. [Goldberg ED (1989) Handbook of hematology. Tomsk.: Tomsk University Publishing House. (In Russ).]
  60. Zawarzin AA (1925) Der Parallelismus der Strukturen alsein Grundprinzip der Morphologie. Z wiss Zool 124 (1):118–212. [Zawarzin AA (1925) Parallelism of structures as a fundamental principle of morphology. Z wiss Zool 124 (1): 118–212. (In Germ).]
  61. Заварзин АА (1934) Об эволюционной динамике тканей. Арх биол наук (сер. А) 36 (1): 3–64. [Zavarzin AA (1934) On the evolutionary dynamics of tissues. Arch Biol Nauk (ser. A) 36 (1): 3–64. (In Russ).]
  62. Tavares-Dias M (2006) Cytochemical method for staining fish basophils. J Fish Biol 69 (1): 312–317. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2006.01106.x
  63. Lee JJ, McGarry MP (2006) When is a mouse basophil not a basophil? Blood 109(3): 859–861. https://doi.org/10.1182/blood-2006-06-027490
  64. Yoshikawa S, Miyake K, Kamiya A, Karasuyama H (2020) The role of basophils in acquired protective immunity to tick infestation. Parasite Immunol 43(5): e12804. https://doi.org/10.1111/pim.12804
  65. Pellefigues C, Mehta P, Prout MS, Naidoo K, Yumnam B, Chandler J, Chappell S, Filbey K, Camberis M, Le Gros G (2019) The Basoph8 Mice Enable an Unbiased Detection and a Conditional Depletion of Basophils. Front Immunol 10: 2143. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02143
  66. Laurent LR, Karasuyama H, Tsai M, Galli SJ (2014) Important Role For Mast Cells But Not Basophils In An Adjuvant-Free Model Of Active Anaphylaxis In Mice. J Allergy Clin Immunol 133 (2): AB62.
  67. Kokhanyuk B, Bodo K, Setalo Jr G, Nemeth P, Engelmann P (2021) Bacterial Engulfment Mechanism Is Strongly Conserved in Evolution Between Earthworm and Human Immune Cells. Front Immunol 12: 733541. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.733541
  68. Schreier S, Triampo W (2020) The Blood Circulating Rare Cell Population. What is it and What is it Good For? Cells 9(4): 790. https://doi.org/10.3390/cells9040790
  69. Bichat X (1827) Traite des membranes en general et de diverses membranes en particulier Nouv. ed. / revue et augm. de notes par M. Magendie. Paris: Mequignon-Marvis. [Bichat X (1827) Treatise on membranes in general and various membranes in particular. New ed. / revised and augmented with notes by M. Magendie. Paris: Mequignon-Marvis. (In French).]
  70. Мирзоян ЭН (1980) Развитие основных концепций эволюционной гистологии. М.: Наука. [Mirzoyan EN (1980) Development of the Basic Concepts of Evolutionary Histology. Moscow.: Nauka. (In Russ).]
  71. Манских ВН (2004) Очерки эволюционной онкологии. Томск.: Издательство СибГМУ. [Manskikh VN (2004) Essays on evolutionary oncology. Tomsk.: Publishing House of Siberian State Medical University. (In Russ).]
  72. Stark BC, Dikshit KL, Pagilla KR (2012) The Biochemistry of Vitreoscilla hemoglobin. Comput Struct Biotech J 3 (4): e201210002. https://doi.org/10.5936/csbj.201210002
  73. Evolutionary Developmental Biology. A Reference Guide (2020) Ed. de la Rosa LN, Muller GB. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-32979-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».