Исследование, опубликованное в Nature Communications, решает загадку того, как виды могут адаптироваться и изменять свою иммунную систему, чтобы справиться с новыми паразитарными угрозами, и в то же время демонстрирует незначительные или нулевые эволюционные изменения критической иммунной функции за миллионы лет.
Полученные данные помогают объяснить, почему у людей есть иммунные гены, почти идентичные генам шимпанзе.
Ученые из UEA и Университета Далхаузи изучали, как рыба гуппи (Poecilia reticulata) адаптируется к выживанию, изучая их иммунные гены, известные как основной комплекс гистосовместимости или гены MHC.
Они обнаружили, что гуппи точно настраивают эти гены в каждом месте, что позволяет им адаптироваться и выживать во многих различных и экстремальных условиях.
Несмотря на эту адаптацию, гены сохраняли критическую функцию десятки миллионов лет.
Открытие может улучшить понимание ученых того, как родственные виды могут адаптироваться и изменять свою иммунную систему, чтобы справляться с новыми угрозами со стороны паразитов, одновременно выполняя схожие функции.
Доктор Джеки Лайтен из UEA провела исследование. Он сказал: "Гуппи — это маленькие красочные рыбки, обитающие в Южной Америке, Тринидаде и Тобаго.
Это фантастическая модель для исследования экологии и эволюции позвоночных.
"Гены MHC являются важной линией защиты иммунной системы позвоночных, в том числе человека. Поскольку паразиты развиваются быстрее, чем их позвоночные хозяева, иммунные гены должны быть очень разнообразными, чтобы не отставать от паразитов и предотвращать инфекции.
"Гены MHC производят белковые структуры, которые находятся на внешней поверхности клеток.
Эти гены разнообразны и поэтому производят множество белков, каждый из которых представляет определенную часть паразита или патогена, который пытался заразить организм. Конкретная форма белка определяет, каких паразитов он может распознать, и сигнализирует иммунной системе, чтобы предотвратить инфекцию."
В исследовании изучалась генетическая изменчивость MHC в 59 популяциях гуппи на Тринидаде, Тобаго, Барбадосе и на Гавайях. Авторы обнаружили сотни различных иммунных вариантов, но эти так называемые «аллели», по-видимому, сгруппированы в меньшее количество функциональных групп или «супертипов».
Профессор ван Остерхоут, также из Школы наук об окружающей среде UEA, сказал: «Каждый супертип защищает хозяина от определенной группы паразитов, и эти супертипы были общими для разных популяций и видов, независимо от местоположения.
"Однако аллели, составляющие супертип, отслеживают быструю эволюцию паразитов, и они тоже быстро развиваются. Эти аллели в значительной степени специфичны для каждой популяции, и они помогают в «тонкой настройке» иммунного ответа на специфических (местных) паразитов, которые атакуют хозяина в этой популяции."
Перед этим исследованием ученые обсуждали, как эти иммунные гены могут быстро эволюционировать (что необходимо для того, чтобы не отставать от быстро развивающихся паразитов), в то же время демонстрируя незначительные или нулевые эволюционные изменения в их функциях за миллионы лет, как это наблюдалось между людьми и шимпанзе. Это исследование решает эту дискуссию.
Профессор Бенцен из Университета Далхаузи сказал: «Хотя это исследование было сосредоточено на генах MHC у позвоночных, описанная в нем эволюционная динамика, вероятно, применима к другим семействам генов, например генам устойчивости и генам, которые предотвращают самооплодотворение у растений (локусы самонесовместимости). которые захвачены собственными эволюционными расами."
Доктор Лайтен добавил: «Это важный шаг вперед в понимании эволюционной генетики иммунной системы, и он может помочь объяснить некоторые загадочные наблюдения, наблюдавшиеся в предыдущих исследованиях многих других организмов."