Fisk giver indsigt i udviklingen af ​​immunsystemet

Ny forskning fra University of East Anglia (UEA), Storbritannien, og Dalhousie University, Canada, afslører, hvordan immunsystemer kan udvikle resistens over for parasitter.

Et studie, udgivet i dag i Naturkommunikation , løser gåden om, hvordan arter kan tilpasse sig og ændre deres immunsystem for at klare nye parasitiske trusler - samtidig med at de viser ringe eller ingen evolutionær ændring i kritisk immunfunktion over millioner af år.

Resultaterne hjælper med at forklare, hvorfor vi mennesker har nogle immungener, der er næsten identiske med chimpanser.

Forskere fra UEA og Dalhousie University studerede, hvordan Guppy fisk (Poecilia reticulata) tilpasser sig til at overleve ved at studere deres immungener, kendt som Major Histocompatibility Complex eller MHC gener.

De fandt ud af, at guppies finjusterer disse gener på hvert sted, gør dem i stand til at tilpasse sig og overleve i mange forskellige og ekstreme miljøer. På trods af denne tilpasning, gener opretholdt kritisk funktion i titusinder af år.

Opdagelsen kunne forbedre forskernes forståelse af, hvordan beslægtede arter kan tilpasse sig og ændre deres immunsystem for at klare nye trusler fra parasitter og samtidig dele lignende funktioner.

Dr. Jackie Lighten fra UEA ledede undersøgelsen. Han sagde:"Guppies er en lille, farverige fisk hjemmehørende i Sydamerika, Trinidad og Tobago. De er en fantastisk model til forskning i hvirveldyrs økologi og udvikling.

"MHC -gener er en vigtig forsvarslinje i immunsystemet hos hvirveldyr, herunder mennesker. Fordi parasitter udvikler sig hurtigere end deres hvirveldyr værter, immungener skal være meget forskellige for at følge med parasitter og forhindre infektioner.

"MHC -gener producerer proteinstrukturer, der er på den ydre overflade af celler. Disse gener er forskellige og producerer derfor en række proteiner, hver af dem præsenterer en bestemt del af en parasit eller patogen, der har forsøgt at inficere kroppen. Proteinets specifikke form dikterer, hvilke parasitter det kan genkende, og signalerer til immunsystemet for at forhindre infektion. "

Undersøgelsen undersøgte MHC genetisk variation i 59 guppy -populationer på tværs af Trinidad, Tobago, Barbados, og Hawaii. Forfatterne fandt hundredvis af forskellige immunvarianter, men disse såkaldte 'alleler' ser ud til at være grupperet i et mindre antal funktionelle grupper eller 'supertyper'.

Prof. Van Oosterhout, også fra UEA's School of Environmental Sciences, sagde:"Hver supertype beskytter værten mod en bestemt gruppe parasitter, og disse supertyper var almindelige på tværs af befolkninger, og arter, uanset placeringen.

"Imidlertid, de alleler, der udgør en supertype, følger den hurtige udvikling af parasitterne, og de udvikler sig også hurtigt. Disse alleler er stort set specifikke for hver population, og de hjælper med at 'finjustere' immunforsvaret mod de specifikke (lokale) parasitter, der angriber værten i den befolkning. "

Inden denne undersøgelse, forskere diskuterede, hvordan disse immungener kan udvikle sig hurtigt (hvilket er nødvendigt for at følge med de hurtigt udviklende parasitter), mens de også viser ringe eller ingen evolutionær ændring i deres funktion over millioner af år, som observeret mellem mennesker og chimpanser. Denne undersøgelse løser denne debat.

Prof Bentzen fra Dalhousie University sagde:"Selvom denne undersøgelse fokuserede på MHC -gener hos hvirveldyr, den evolutionære dynamik, der er beskrevet i den, finder sandsynligvis anvendelse på andre genfamilier, for eksempel resistensgener og dem, der forhindrer selvbefrugtning i planter (selvkompatibilitet loci), der er fanget i deres egne evolutionære racer. "

Dr. Lighten tilføjede:"Det er et vigtigt skridt fremad i forståelsen af ​​immunsystemets evolutionære genetik, og kan hjælpe med at forklare nogle af de forvirrende observationer observeret i tidligere undersøgelser af mange andre organismer. "

"Evolutionær genetik af immunologiske supertyper afslører den røde dronnings to ansigter" er offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation den 3. november, 2017.