Ny forskning från University of East Anglia (UEA), STORBRITANNIEN, och Dalhousie University, Kanada, avslöjar hur immunsystem kan utveckla resistens mot parasiter.

En studie, publiceras idag i Naturkommunikation , löser gåtan om hur arter kan anpassa sig och förändra sitt immunsystem för att klara av nya parasitiska hot - samtidigt som de visar liten eller ingen evolutionär förändring i kritisk immunfunktion under miljontals år.

Fynden hjälper till att förklara varför vi människor har vissa immungener som nästan är identiska med schimpansernas.

Forskare från UEA och Dalhousie University studerade hur guppyfiskar (Poecilia reticulata) anpassar sig för att överleva genom att studera deras immungener, känd som Major Histocompatibility Complex eller MHC-gener.

De fann att guppies finjusterar dessa gener på varje plats, gör det möjligt för dem att anpassa sig och överleva i många olika och extrema miljöer. Trots denna anpassning, gener bibehöll kritisk funktion i tiotals miljoner år.

Upptäckten kan förbättra forskarnas förståelse för hur besläktade arter kan anpassa sig och förändra sitt immunsystem för att klara av nya hot från parasiter samtidigt som de delar liknande funktion.

Dr Jackie Lighten från UEA ledde studien. Han sa:"Guppy är en liten, färgglada fiskar hemma i Sydamerika, Trinidad och Tobago. De är en fantastisk modell för att forska om ryggradsdjurens ekologi och evolution.

"MHC-gener är en viktig försvarslinje i immunsystemet hos ryggradsdjur, inklusive människor. Eftersom parasiter utvecklas snabbare än deras ryggradsdjursvärdar, immungener måste vara mycket olika för att hålla jämna steg med parasiter och förhindra infektioner.

"MHC-gener producerar proteinstrukturer som finns på den yttre ytan av celler. Dessa gener är olika och producerar därför en mängd proteiner, som var och en presenterar en specifik del av en parasit eller patogen som har försökt infektera kroppen. Proteinets specifika form dikterar vilka parasiter det kan känna igen, och signaler till immunsystemet för att förhindra infektion."

Studien tittade på MHC genetisk variation i 59 guppypopulationer över Trinidad, Tobago, Barbados, och Hawaii. Författarna hittade hundratals olika immunvarianter, men dessa så kallade 'alleler' verkar vara samlade i ett mindre antal funktionella grupper eller 'supertyper'."

Prof van Oosterhout, också från UEA:s School of Environmental Sciences, sa:"Varje supertyp skyddar värden mot en specifik grupp av parasiter, och dessa supertyper var vanliga i populationer, och arter, oavsett platsen.

"Dock, allelerna som utgör en supertyp spårar parasiternas snabba utveckling, och även de utvecklas snabbt. Dessa alleler är till stor del specifika för varje population, och de hjälper till att "finjustera" immunsvaret mot de specifika (lokala) parasiter som attackerar värden i den populationen."

Före denna studie, forskare diskuterade hur dessa immungener kan utvecklas snabbt (vilket är nödvändigt för att hålla jämna steg med de snabbt utvecklande parasiterna), samtidigt som de visar liten eller ingen evolutionär förändring i deras funktion under miljontals år, som observerats mellan människor och schimpanser. Den här studien löser den debatten.

Prof Bentzen från Dalhousie University sa:"Även om denna studie fokuserade på MHC-gener hos ryggradsdjur, den evolutionära dynamiken som beskrivs i den gäller sannolikt andra genfamiljer, till exempel resistensgener och de som förhindrar självbefruktning i växter (självinkompatibilitetsställen) som är fångade i sina egna evolutionära raser."

Dr Lighten tillade:"Det är ett viktigt steg framåt för att förstå immunsystemets evolutionära genetik, och kan hjälpa till att förklara några av de förbryllande observationer som observerats i tidigare studier av många andra organismer."

"Evolutionär genetik för immunologiska supertyper avslöjar två ansikten på den röda drottningen" publiceras i tidskriften Naturkommunikation den 3 november, 2017.