Deutsche Biologen zeigten anhand von Stichlingen: Sexuelle Reproduktion gewährleistet bessere Anpassung des Immunsystems von Generation zu Generation
Warum pflanzt sich die überwiegende Mehrheit der mehrzelligen Lebewesen mittels Sex fort? Evolutionsbiologen vom deutschen Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön und
vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel haben nun eine seit langem existierende These mit neuen
Details bestätigt: Sexuelle Fortpflanzung macht Organismen stark im Kampf gegen
Infektionskrankheiten. Konkret zeigte sich bei Experimenten mit Stichlingen,
dass sich die Haupthistokompatibilitätskomplex-Gene, die bei der Immunerkennung - etwa bei Abwehrreaktionen nach Organtransplantationen - eine wichtige
Rolle spielen, bei Bedrohung durch Infektionskrankheiten schneller anpassen.
Der Hintergrund: Der Erfolg von Organtransplantationen hängt zum Beispiel
davon ab, ob es gelingt, für einen Organ-Empfänger einen passenden Spender zu
finden. Passend heißt, dass sich bestimmte grundlegende Gene des Immunsystems
(beim Menschen HLA, engl. Human Leucocyte Antigen) bei Spender und Empfänger
nicht unterscheiden dürfen. Wenn die HLA-Gene sich unterscheiden, erkennen die
Empfänger-Moleküle das neue Organ als "fremd" und starten eine Immunreaktion
gegen das implantierte Organ. Innerhalb der menschlichen Population gibt es
jedoch eine große Variabilität in diesen HLA- bzw. MHC-Genen (Major
Histocompatibility Complex): Angesichts von mehr als 1.000 Varianten sind zwei
zufällig herausgegriffene Menschen ziemlich sicher unterschiedlich und daher
nicht kompatibel.
Immun-genetisch passende Partner erschnuppern
Was ein Problem für die Medizin ist, bedeutet einen Vorteil bei der Suche
nach Partnern für die Fortpflanzung. Menschen - wie auch Fische und Mäuse -
bevorzugen für die Reproduktion Artgenossen, welche die beste Ergänzung zu den
eigenen HLA-Genvarianten anbieten. Partner "passen" oft auch immun-genetisch zu
einander. Die genetische Ausstattung des Immunsystems eines potenziellen
Partners wird dabei offenbar über den Körpergeruch wahrgenommen. Die Bevorzugung
immunologische geeigneter Partner wurde im Zuge der Evolution entwickelt, um die
Nachkommenschaft mit einem Satz von Genen auszustatten, der bestmöglich gegen
Infektionskrankheiten schützt.
Um den jeweils am besten passenden Partner wählen zu können, ist es gut, dass
es viele Partner mit einem unterschiedlichen Satz an Immun-Genen "auf dem Markt"
gibt. Diese hohe Variabilität in individuellen HLA-Genen, die man Polymorphismus
nennt, ist außergewöhnlich, denn in allen anderen Genen sind einander die
Menschen sehr ähnlich.
Parasiten bestimmen Häufigkeit der MHC-Gene
Die Wissenschafter sind dem Prinzip mit der Hilfe von Stichlingen
nachgegangen. "Es gab Vermutungen, dass der MHC-Polymorphismus in natürlichen
Populationen durch von Generation zu Generation wechselnde Infektionskrankheiten
aufrechterhalten wird", erklärte Manfred Milinski, Direktor am Plöner
Max-Planck-Institut.
Um diese Idee zu testen, haben die Wissenschafter in einer großen
Experimentalanlage sechs genetisch identische Stichlingspopulationen jeweils
einem von zwei häufigen Parasiten dieser Fische ausgesetzt. Die Forscher
stellten dabei fest, dass in allen sechs Populationen nur jene MHC-Gene in der
Generation der Nachkommen häufiger geworden waren, die Resistenz gegen den
jeweiligen Parasiten boten, dem die Eltern ausgesetzt waren. "Das heißt, dass
sich die gerade vorteilhaften MHC-Varianten in der Population ausbreiten, so
dass die nächste Generation resistenter gegen diesen Erreger ist - bis ein
anderer Krankheitserreger auftaucht", erläuterte Christophe Eizaguirre, der
Erstautor der Studie, die im Fachblatt Nature Communications erschienen ist.
Bei Erscheinen eines neuen Erregers sind wieder andere Individuen im Vorteil,
die zufällig die dann passenden Resistenz-MHC-Varianten tragen. Sie bleiben
gesund und haben daher mehr Nachkommen. Die neue adaptive MHC-Variante kann sich
dann entsprechend ausbreiten. (tasch, APA, red)
