Spørsmål:

Jeg lurte på hvorfor encellede organismer (f. eks bakterier) har Fas (dødsreseptorer). Forstår behovet for det i flercellede organismer, men dette er noe mer uklart for encellede. Er det fordi man i en koloni har behov for å ofre noen?

Mvh Camilla

Svar:

Det er i dag klart at alle celler i en flercellulær organisme, som mennesket, har et iboende selvmordsprogram som er underlagt både sosial kontroll og intern kontroll. En celle overlever bare dersom den mottar overlevelsessignaler fra omgivelsene, inkludert naboceller.

Indre skade, for eksempel i arvematerialet, kan også aktivere selvmordsprogrammet. Programmert celledød er viktig under utvikling, spesielt for dannelse av organer, og gjennom hele det voksne liv for å bytte ut gamle, ødelagte eller endrede celler.

… det er vanskelig å forklare evolusjonsmessig hvorfor encellede organismer skal ofre livet for noe som ikke fremmer videreføring av deres eget arvemateriale

Svikt i programmert celledød kan gi opphav til kreft dersom en mutert celle deler seg uhemmet og flytter til steder av kroppen der den ikke hører hjemme.

Programmert celledød er genetisk regulert og var lenge antatt å oppstå med flercellede organismer. Det er nå klart at tilsvarende program også er aktiv i encellede organismer, spesielt eukaryoter. Det er debattert hvorvidt disse programmene er forløpere til systemene vi bruker. Forskerne finner likheter i fenotypiske og genetiske elementer, men det er vanskelig å forklare evolusjonsmessig hvorfor encellede organismer skal ofre livet for noe som ikke fremmer videreføring av deres eget arvemateriale.

Det argumenteres også for at et selvmordsprogram ville bli selektert bort gjennom evolusjonen hvis det ikke ble regulert på en slik måte at ofring av enkeltindivider vil gi overlevelsesgevinst for en unicellulær koloni.

Det er foreslått at enkelte parasitter bruker denne mekanismen til å regulere kolonistørrelse fordi det ikke vil være hensiktsmessig å vokse seg så store at de tar livet av verten, men dette er vanskelig å bevise

Eksempler på encellede organismer med selvmordsprogram er parasitter som Trypanosomer (ex sovesyke) og Leishmania, slimsoppen Dictyostelium, ciliaten Tetrahymena, dinoflagellaten Peridinium, og andre eukaryoter og prokaryoter (bakterier).

Programmert celledød hos encellede organismer ser ut til å være viktig for regulert utvikling av spesialiserte celler og strukturer, og for sosial kontroll i kolonier slik du også påpeker. Det er foreslått at enkelte parasitter bruker denne mekanismen til å regulere kolonistørrelse fordi det ikke vil være hensiktsmessig å vokse seg så store at de tar livet av verten, men dette er vanskelig å bevise.

Trude Helen Flo sammen med kollega Jane Awuh. (foto: Geir Mogen)

De fleste parasitter har et komplekst livsløp som består av ulike stadier i ulike verter. For eksempel smittes sovesyke via tse-tse fluen, og trypanosomene må dermed kunne leve både i mennesket og i fluen. Det er vist at selvmordsprogrammet aktiveres i de trypanosomene som ikke klarer å endre form til stadiet som kreves for overføring mellom de to vertene.

Et annet eksempel finner vi hos slimsoppen Dictyostelium. Ved tilstrekkelig næring i omgivelsene vokser soppen som enkeltceller. Mangel på næring vil stimulere soppcellene til å danne en flercellet struktur der noen av cellene omprogrammeres til å bli sporer, mens andre celler undergår programmert celledød og danner en stilk av døde celler som omslutter og beskytter sporene.

På lignende vis er det kjent at bakterier responderer til endringer i omgivelsene som næringsmangel og tørke, og at dette resulterer i sporulering, cyste-dannelse, redusert vekst og celledød. I kolonier kan dette være en kollektiv avgjørelse som signaliseres vha ”quorum faktorer”. Det er også vist at selvmordsprogram aktiveres i bakterier som resultat av skader i arvematerialet.

Programmert celledød ser derfor ut til å være utbredt både i encellede og flercellede organismer, men det debatteres hvordan dette kan forklares evolusjonsmessig. Det forskes på hvilke mekanismer som benyttes i de ulike organismene med tanke på å identifisere nye terapeutiske mål.

Hvis du er interessert i å lese mer, reflekterer oversiktsartikkelen On the origin, evolution, and nature of programmed cell death: a timeline of four billion years” av A. C. Ameisen, publisert i Nature over temaet.

Vennlig hilsen Trude Helen Flo,
Nestleder og forsker ved Senter for Molekylær Inflammasjonsforskning (SFF-CEMIR),  Institutt for kreftforskning og molekylærmedisin, DMF, NTNU.