Nieuw onderzoek van de Universiteit van East Anglia (UEA), VK, en Dalhousie-universiteit, Canada, onthult hoe immuunsystemen resistentie tegen parasieten kunnen ontwikkelen.

Een onderzoek, vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , lost het raadsel op van hoe soorten hun immuunsysteem kunnen aanpassen en veranderen om het hoofd te bieden aan nieuwe parasitaire bedreigingen - terwijl ze tegelijkertijd weinig of geen evolutionaire verandering in kritieke immuunfunctie vertonen gedurende miljoenen jaren.

De bevindingen helpen verklaren waarom wij mensen sommige immuungenen hebben die bijna identiek zijn aan die van chimpansees.

Wetenschappers van UEA en Dalhousie University hebben onderzocht hoe Guppy-vissen (Poecilia reticulata) zich aanpassen om te overleven door hun immuungenen te bestuderen, bekend als het Major Histocompatibility Complex of MHC-genen.

Ze ontdekten dat guppy's deze genen op elke locatie afstemmen, waardoor ze zich kunnen aanpassen en overleven in veel verschillende en extreme omgevingen. Ondanks deze aanpassing, genen behielden tientallen miljoenen jaren een kritieke functie.

De ontdekking zou het begrip van wetenschappers kunnen verbeteren over hoe verwante soorten hun immuunsysteem kunnen aanpassen en veranderen om nieuwe bedreigingen van parasieten het hoofd te bieden, terwijl ze tegelijkertijd een vergelijkbare functie delen.

Dr. Jackie Lighten van UEA leidde het onderzoek. Hij zei:"Guppies zijn een kleine, kleurrijke vissen afkomstig uit Zuid-Amerika, Trinidad en Tobago. Ze zijn een fantastisch model voor het onderzoeken van de ecologie en evolutie van gewervelde dieren.

"MHC-genen zijn een belangrijke verdedigingslinie in het immuunsysteem van gewervelde dieren, inclusief mensen. Omdat parasieten sneller evolueren dan hun gewervelde gastheren, immuungenen moeten zeer divers zijn om parasieten bij te houden en infecties te voorkomen.

"MHC-genen produceren eiwitstructuren die zich op het buitenoppervlak van cellen bevinden. Deze genen zijn divers en produceren zo een reeks eiwitten, die elk een specifiek deel van een parasiet of ziekteverwekker presenteren die heeft geprobeerd het lichaam te infecteren. De specifieke vorm van het eiwit bepaalt welke parasieten het kan herkennen, en signalen naar het immuunsysteem om infectie te voorkomen."

De studie keek naar de genetische variatie van MHC in 59 guppy-populaties in Trinidad, Tobago, Barbados, en Hawaï. De auteurs vonden honderden verschillende immuunvarianten, maar deze zogenaamde 'allelen' lijken te zijn geclusterd in een kleiner aantal functionele groepen of 'supertypen'.

Prof van Oosterhout, ook van UEA's School of Environmental Sciences, zei:"Elk supertype beschermt de gastheer tegen een specifieke groep parasieten, en deze supertypen kwamen veel voor in populaties, en soorten, ongeacht de locatie.

"Echter, de allelen waaruit een supertype bestaat, volgen de snelle evolutie van de parasieten, en ook zij evolueren snel. Deze allelen zijn grotendeels specifiek voor elke populatie, en ze helpen bij het 'fine-tunen' van de immuunrespons op de specifieke (lokale) parasieten die de gastheer in die populatie aanvallen."

Voorafgaand aan deze studie, wetenschappers debatteerden over hoe deze immuungenen snel kunnen evolueren (wat nodig is om de snel evoluerende parasieten bij te houden), terwijl ze ook weinig of geen evolutionaire verandering in hun functie vertonen gedurende miljoenen jaren, zoals waargenomen tussen mensen en chimpansees. Deze studie lost dat debat op.

Prof Bentzen van de Dalhousie University zei:"Hoewel deze studie zich richtte op MHC-genen in gewervelde dieren, de evolutionaire dynamiek die erin wordt beschreven, is waarschijnlijk van toepassing op andere genfamilies, bijvoorbeeld resistentiegenen en genen die zelfbevruchting voorkomen in planten (zelf-incompatibiliteitsloci) die verstrikt zijn in hun eigen evolutionaire rassen."

Dr. Lighten voegde toe:"Het is een belangrijke stap voorwaarts in het begrijpen van de evolutionaire genetica van het immuunsysteem, en kan helpen bij het verklaren van enkele van de raadselachtige waarnemingen die zijn waargenomen in eerdere studies van veel andere organismen."

"Evolutionaire genetica van immunologische supertypes onthult twee gezichten van de Rode Koningin" is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie op 3 november 2017.