Fagocytos är en grundläggande biologisk process som är avgörande för olika funktioner, inklusive immunitet och näringsupptag. Den är utbredd i olika organismer, men dess närvaro eller frånvaro kan variera även mellan närbesläktade arter. Därför är det viktigt att förstå det evolutionära ursprunget och drivkrafterna bakom fagocytos för att förstå livets mångfald.
Den nya modellen, utvecklad av forskare vid University of California, San Diego, ger ett kraftfullt verktyg för att utforska detta ämne. Den kombinerar maskininlärningstekniker med evolutionära analyser för att identifiera nyckelfaktorer associerade med fagocytos över ett brett spektrum av organismer.
För att träna modellen använde forskarna en datauppsättning med över 2 500 organismer, inklusive bakterier, arkéer, protister och djur. De extraherade genetisk, biokemisk och fenotypisk information för varje organism och använde maskininlärningsalgoritmer för att identifiera mönster och egenskaper associerade med fagocytos.
Modellen förutspådde framgångsrikt närvaron eller frånvaron av fagocytos i olika organismer med hög noggrannhet. Det avslöjade också viktiga evolutionära händelser och anpassningar associerade med uppkomsten och diversifieringen av fagocytos.
Forskarna identifierade en uppsättning av 10 proteiner och 10 gener som är starkt associerade med fagocytos. Dessa proteiner är involverade i olika cellulära processer, såsom membranombyggnad, cytoskelettdynamik och signalvägar. Generna är huvudsakligen involverade i att reglera uttrycket av fagocytosrelaterade proteiner.
Modellen förutspår att fagocytos utvecklades oberoende i olika linjer, inklusive bakterier, arkéer, protister och djur. Detta tyder på att fagocytos uppstod som ett resultat av konvergent evolution, driven av dess potentiella fördelar för näringsupptag och försvar mot patogener.
Sammantaget ger den nya datormodellen ett värdefullt verktyg för att studera utvecklingen och mångfalden av fagocytos. Det kan hjälpa till att identifiera potentiella fagocytiska organismer, vägleda experimentella undersökningar och belysa den bredare evolutionära historien om denna avgörande biologiska process.
