鱼可以深入了解免疫系统的进化

来自英国东英吉利大学(UEA)和加拿大达尔豪斯大学的新研究揭示了免疫系统如何演变对寄生虫的抵抗力。今天发表在“自然通讯”杂志上的一项研究解决了物种如何适应和改变其免疫系统以应对新的寄生虫威胁的谜团 - 同时在数百万年中几乎没有或几乎没有表现出关键免疫功能的进化变化。

这些发现有助于解释为什么我们人类有一些几乎与黑猩猩相同的免疫基因。来自东英吉利大学和达尔豪斯大学的科学家研究了孔雀鱼(Poecilia reticulata)如何通过研究其免疫基因(称为主要组织相容性复合物或MHC基因)来适应生存。

他们发现孔雀鱼在每个位置微调这些基因，使它们能够在许多不同的极端环境中适应和生存。尽管有这种适应，但基因保持了数千万年的关键功能。

这一发现可以提高科学家对相关物种如何适应和改变其免疫系统的理解，以应对来自寄生虫的新威胁，同时共享相似的功能。

来自UEA的Jackie Lighten博士领导了这项研究。他说：“孔雀鱼是一种原产于南美洲的小型多彩鱼，特立尼达和多巴哥。它们是研究脊椎动物生态和进化的理想模型。

“MHC基因是脊椎动物(包括人类)免疫系统的重要防线。由于寄生虫的进化速度比脊椎动物寄主更快，因此免疫基因需要高度多样化才能跟上寄生虫的存在并预防感染。

“MHC基因产生位于细胞外表面的蛋白质结构。这些基因是多样的，因此产生一系列蛋白质，每种蛋白质都呈现出试图感染身体的寄生虫或病原体的特定部分。这种蛋白质决定了它能够识别哪种寄生虫，并向免疫系统发出信号以防止感染。“

该研究调查了特立尼达，多巴哥，巴巴多斯和夏威夷59个孔雀鱼种群的MHC遗传变异。作者发现了数百种不同的免疫变体，但这些所谓的“等位基因”似乎聚集在较少数量的官能团或“超类型”中。

同样来自UEA环境科学学院的van Oosterhout教授说：“每种超类型都可以保护宿主不受特定寄生虫群的侵害，这些超类型在种群和物种中很常见，不论其位置如何。

“然而，构成超级型的等位基因跟踪寄生虫的快速进化，并且它们也在迅速发展。这些等位基因在很大程度上是针对每个群体的，并且它们有助于对微生物的免疫反应进行”微调“。攻击该群体中宿主的特定(本地)寄生虫。“

在这项研究之前，科学家讨论了这些免疫基因如何快速进化(这对于跟上快速进化的寄生虫是必要的)，同时在人类和黑猩猩之间观察到的数百万年中它们的功能几乎没有或根本没有进化变化。。这项研究解决了这场辩论。

Dalhousie大学的Bentzen教授说：“虽然这项研究的重点是脊椎动物的MHC基因，但其中描述的进化动力学可能适用于其他基因家族，例如抗性基因和那些阻止植物自体受精的基因家族(自交不亲和基因座)他们陷入了自己的进化竞争中。“

Lighten博士补充说：“这是了解免疫系统进化遗传学的重要一步，可以帮助解释在许多其他生物的先前研究中观察到的一些令人费解的观察结果。”

“免疫学超级型的进化遗传学揭示了红色女王的两个面孔”于2017年11月3日发表在Nature Communications杂志上。

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