OVER: en 75 mm Lang Melanocetus johnsonii-kvinne med en 23,5 mm lang mann festet til magen HENNES
EDITH A. WIDDER
Kr ④yer ‘ s havfiskfisk, Ceratias holboelli, gyter ikke, parrer eller gjør noe en fisk vanligvis ville gjøre for å mate. I stedet, den mannlige—bare noen få inches lang—hekter seg på den relativt gigantiske kvinnelige kropp og aldri lar gå. Sakte, hans kropp morphs inn i hennes, hans celler blir hennes, inkludert hans testikler, som brukes til å lage avkom. Som han forsvinner, to personer blir en-tar begrepet monogami til et nytt nivå.underordenen til havfisk, som består av nesten 170 kjente arter, viser uten tvil de mest dramatiske paringsvanene i dyreriket. I noen arter, menn bare midlertidig feste til kvinner og deretter en del måter. I andre, Som c. holboelli, menn permanent «sikring» med kvinner, eller kvinner absorbere flere hanner—i noen tilfeller opp til åtte om gangen.
blant de mange mysteriene rundt disse dyphavs rendezvous-de ble bare fanget på kamera for første gang i 2018—er en immunologisk. I nesten alle andre voksne vertebrater vil innføring av vev fra ett individ til et annet provosere en kraftig immunrespons som angriper fremmede celler. Hvorfor avviser ikke den kvinnelige breiflabb, immunologisk sett, disse parasittiske mennene?En ny genomisk analyse av 13 breiflabbarter publisert i Dag (30. juli) i Science gir noen ledetråder. Genomene av arter som midlertidig eller permanent smelter sammen med sine kamerater, har gjennomgått radikale endringer av nøkkelgener som støtter adaptiv immunitet—en gren av immunsystemet som er ansvarlig for avvisning av fremmed vev—noe som gjør noen av dem til de første kjente forekomstene av vertebrater som effektivt mangler et adaptivt immunsystem. I løpet av evolusjonen kan endringer i gener involvert i antistoffproduksjon og cytotoksiske t-celleresponser ha banet vei for dyrenes merkelige reproduktive vaner, mens for forskere reiser det spørsmål om hvordan fisken forsvarer seg mot patogener i dyphavet.»Det er ganske sjokkerende,» bemerker Genetiker Elizabeth Murchison Fra University Of Cambridge som ikke var involvert i studien. «Jeg antar at vi ikke bør ha for mange forutsetninger om hva som er og ikke er mulig i naturen. Evolusjon produserer alle slags sprø utfall, og dette er en av dem.»
Immunolog Thomas Boehm og hans kolleger Ved Max Planck Institute Of Immunology and Epigenetics i Tyskland lenge ønsket å vite hvordan noen breiflabb arter kan danne kroppslige fusjoner mellom individer, og satt ut for å gjøre en analyse av dyrenes genomer. Biologiske prøver fra dyphavet er vanskelig å komme forbi, men med hjelp av ichthyologist Theodore Pietsch, en ekspert på havfiskfisk ved University Of Washington, var teamet i stand til å skaffe vevsprøver fra flere prøvesamlinger.Boehm og hans kolleger sekvenserte DNA fra 31 prøver, som representerer 13 arter av havfiskfisk. Det inkluderte fire arter som parrer seg ved midlertidig vedlegg og seks arter som danner permanente fusjoner-tre av dem på en-til-en-måte, og tre som har flere menn sikring med en enkelt kvinne. Teamet inkluderte også tre kontrollarter fra andre breiflabbgrupper der menn aldri knytter seg til kvinner.teamet undersøkte en håndfull godt karakteriserte gener kjent for å være sentrale aktører i den adaptive immunresponsen. Først så de på gener som koder for fiskens hovedhistokompatibilitetskompleks (MHC) klasse i og II proteiner, celleoverflatemolekyler som varierer mellom individer og gjør Det Mulig For T-celler å skille kroppens egne celler fra fremmede. DET ER MHC-klasse i-reseptorene som driver cytotoksiske T-celler til å angripe fremmede celler i vevstransplantasjonsinnstillinger.Interessant nok viste de seks permanent feste artene alle uvanlige, signifikante endringer i DERES MHC-gener, som var enda mer alvorlige hos de tre artene der flere menn smelter sammen med hver kvinne. Forskerne fant også endringer i gener som koder for reseptorer av cytotoksiske T-celler som interagerer med MHC klasse I-proteiner. I alle seks permanente fester, for eksempel, to gener som koder for slike reseptorer var helt mangler, noe som tyder på at demontering cytotoksisk reaktivitet Av T-celler kan være nødvendig for å tillate ulike breiflabb individer å parre seg.
i mange andre vertebrater har fjerning av deler av det adaptive immunsystemet katastrofale konsekvenser. Babyer født med mutasjoner i rag-genet, for eksempel, er alvorlig syke eller dør raskt hvis De ikke mottar behandling gjennom en beinmargstransplantasjon, boehm notater.En grunn til at det adaptive immunsystemet antas å være så viktig, er fordi mange patogener og parasitter har lært å lure det mindre spesifikke, frontlinjede medfødte immunforsvaret, Sier Fassati. For eksempel kan mange virus, inkludert skyldige i den pågående COVID-19-pandemien, SARS-CoV-2, stanse kroppens produksjon av betennelsesdrevne interferoner, som er en del av det medfødte immunforsvaret, legger han til. Det faktum at noen breiflabb er tilsynelatende får sammen fint uten en helt intakt adaptiv immunsystem er » ganske bemerkelsesverdig.»
denne oppdagelsen reiser spørsmålet om hvordan de klarer å forsvare seg mot patogener i dyphavet. Boehm spekulerer på at enten fisken må ha utviklet et annet immunsystem helt, eller kanskje de har funnet måter å rampe opp deres medfødte immunmaskiner for å kompensere for mangelen på en adaptiv immunrespons. Kanskje de kunne oppnå dette ved kontinuerlig å uttrykke interferoner, spekulerer han, plasserer kroppene sine i konstant beredskap og gjør det vanskeligere for virus og andre patogener å etablere infeksjoner. For å bevise det, ville han trenge friskt vev hvor han kunne undersøke genuttrykk.»jeg ser desperat frem til å skaffe dyr hvor JEG kunne trekke UT RNA og se etter uttrykksnivåer av disse . . . interferon-relaterte gener, » sier han. Å finne ut hvordan noen breiflabb klarer seg etter å ha mistet adaptiv immunitet, kan være nyttig for å finne behandlinger for immundefekte pasienter, legger han til.for ham utgjør resultatene også et kylling-eller-egg dilemma: som kom først, modifikasjonene til den genetiske arkitekturen som ligger til grunn for adaptiv immunitet eller fusjonsparingsstrategien? En av artene han undersøkte kan gi en anelse. Gigantactis vanhoeffeni antas å mate gjennom midlertidig vedlegg, men det viser noen av de samme endringene i immungener som permanent feste arter. Boehm sier at Han tror G. vanhoeffeni muligens kan være» på vei til permanent vedlegg » evolusjonært. «Det ser ut til at noen endringer i immungenomet må skje før denne permanente fusjonen virkelig kan sette inn. Det ser ut til at det er noe som ennå ikke er kjent evolusjonært trykk av noe slag som får disse genene til å utdøde eller nedlagte.»
Gil Rosenthal, en evolusjonær biolog ved Texas a&M University, sier han lurer på hva disse evolusjonære presset kan være. Deep-sea breiflabb er ekstremt seksuelt dimorphic, han notater i En e-post Til Forskeren. «Kvinner er disse marerittaktige lysbærende fanged monstrene, og menn er små små ting med en stor testis og en stor nese.»Hunnene er sannsynligvis sparsomme i dyphavet, så det er sannsynlig at mennene bruker mye tid på å lete etter dem, forklarer han. Når en mann endelig finner en kvinne, ville det være i sin interesse å holde seg nær. Hvis det skjer at kvinnen har motstridende interesser—som å spise hannene – kan det sette opp fisken for » seksuell konflikt.»Den situasjonen kan på en eller annen måte føre til en genomisk slepebåt over immunsystemet, Spekulerer Rosenthal. «Jeg ville ikke bli overrasket om noe av vraket av immungenomet kommer fra seksuell konflikt.»Det ville ikke være det første eksempelet på en avveining mellom seksuell atferd og immunsystemfunksjon, legger han til, og bemerker at testosteron hos vertebrater kan hemme immunsystemfunksjonen og forbedre mannlige seksuelle skjermer. Men » at så mye av det er stengt eller ombygd i er bare vill!»Til Rosenthal Og Murchison understreker resultatene hvordan genomikkrevolusjonen har gjort det mulig for forskere å våge seg utover velforståtte modellorganismer i laboratorier og utforske de forskjellige tilpasningene av livet på Jorden. «Det er så mye å lære om ikke bare immunitet, men all biologi, ved å utforske evolusjonært divergerende linjer,» Sier Murchison. «Og du vet aldri hva du skal finne fordi naturen er så bred og mangfoldig, og det er så mye tilpasning til svært spesialiserte nisjer.»
J. B. Swann, et al. «Immunogenetikken til seksuell parasitisme,» Vitenskap, doi:10.1126 / vitenskap.aaz9445, 2020.