MHC und Wale –> (Haupthistokompatibilitätskomplex) Gruppe von Genen, die bei Immunerkennung eine Rolle spielen

Also es geht um meine Masterarbeit. In den letzten Wochen habe ich viel an dieser Geschichte gearbeitet. Vor vielen Jahren, als ich meinen Master in Stockholm begonnen habe musste ich Per zuerst von einem Projekt überzeugen. So ist das damals gelaufen. Viele wollten ein Masterprojekt mit Walen machen und Per konnte sich da jemanden auslesen. Ich war damals ziemlich enttäuscht von einem anderen Professor und seiner Forschung, hatte aber sehr viel Energie und Enthusiasmus. Ich wollte etwas Genetisches machen. Und dann habe ich da diesen Blog-Eintrag geschrieben. Leider finde ich den nicht mehr. Das war so eine Kritik an der T-Shirt Studie. Sehr philosophisch. Hat extrem Spass gemacht. Naja. Ich hab’s gefunden: Link zum Blog. Auf jeden Fall wollte ich dann eben eine ähnliche Studie in Walen machen – einfach besser. Ich dachte, bei diesen Cosmopoliten findet man vielleicht auch ein paar, die sich gerne riechen. Per’s Datensatz mit Müttern und ihren Kälbern über viele Jahre haben die Analyse relativ einfach gemacht. Ein Kalb stellt ja sozusagen schon ein Produkt dar, das sämtliche selektive Stufen von Partnerwahl über erfolgreiche Schwangerschaft und Geburt überlebt hat. Mit diesem Produkt wollte ich testen, ob es sich in Walen lohnt, einen Partner zu finden, der sich von einem im Immunsystem unterscheidet. Alles, was noch fehlte waren die Gensequenzen von den Walmüttern und ihren Kälbern und ein paar Simulationen, wie Nachkommen unter neutralen Modellen auszusehen haben.

 

Jetzt ist viele Jahre später. Ich habe während meiner Masterarbeit gelernt wie man Gene sequenziert, wie man sie kloniert und wie man ein bisschen mit R programmiert. Ja sogar ein bisschen bash-scripting hat dabei herausgeschaut. (Dass ich auch noch linux kennengelernt habe und hunderte von Simulationen mit ms und seq-gen laufen gelassen habe, erwähne ich hier nur am Rand.) Nun geht es darum, endlich (!), diese Arbeit zu publizieren. Die Idee wäre es, meine Resultat zu interpretieren, in einen Kontext zu setzen und dann schön zu verkaufen. Ich bin seit 2 Jahren daran, dieses Manuskript umzuschreiben. Einer der Ko-Autoren hat immer wieder etwas daran auszusetzen. Die Geschichte wäre relativ einfach. Sie macht auch Sinn. Leider sind wir nicht die ersten, die dieses Resultat herausgefunden haben. Wir waren einmal einige der ersten, aber das ständige Verzögern der Publikationen hat es einigen andere erlaubt, sehr ähnliche Resultate in anderen wilden Populationen zu publizieren. Bla bla. Ich rede um den Brei. Die Geschichte sollte jetzt raus. Jetzt geht es darum zu entscheiden, in welches Magazin. Per möchte halt in ein möglichst gutes Magazin. Ich zweifle, dass dies realistisch sei. Die Geschichte ist mittlerweile alt und etwas mager. Nur die Wale sind immer noch sehr charismatisch.

 

Was Inzucht ist.

In natürlichen Populationen wird heftig geflirtet und kopuliert um für genügend Nachkommen zu sorgen. Jeder und jede hat ein eigenes Genom. Das ist so eine Art Paket mit Genen drin, die machen wie man aussieht und funktioniert. Wenn sich jetzt einer und eine treffen und gern haben, dann kann es schon mal vorkommen, dass sie Nachkommen kriegen. Das kann man sich etwa so vorstellen, wie wenn beide Pakete heftig geschüttelt werden und jeder seine Gen-Kopien beiträgt für ein neues Paket. Das ist weder genau wie der eine noch weder genau wie der andere, sondern eben eine Mischung. Wenn sich jetzt aber zwei gern haben, die miteinander verwandt sind, dann heisst das, dass sie viele Gen-Kopien haben, die genau gleich sind. Deren Nachkommen sind dann unter Umständen auch sehr ähnlich zu ihnen. Es gibt einige Gen-Kopien die schlecht sind. Die verstecken sich in den Paketen. Wenn es in einer Population viele Verwandte hat, dann ist die Wahrscheinlichkeit gross, dass zwei sich treffen, die solch eine schlechte Kopie herumtragen. Ihre Nachkommen werden die dann erben und plötzlich kommen solche schlechte Kopien ans Tageslicht und sind nicht nur vereinzelt verborgen. Die können sich dann plötzlich ziemlich stark verbreiten. Das nennt man in der Biologie Inzuchtsdepression. Das kann sehr schlecht sein für die ganze Population.

 

Was Auskreuzung ist.

(Auskreuzung??? Wirklich Wikipedia?! Da gibt es nichts Besseres auf Deutsch?)

In einer grossen Population gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Gen-Kopien, d.h. die verschiedenen Pakete sind sehr kreativ und bunt gestaltet mit viel Abwechslung und Variationen. Wenn sich hier zwei Individuen treffen und gern haben und dann auch noch etwas passiert, dann sind ihre Nachkommen genau so bunt und farbig. Hier ist es kein grosses Problem wenn sich in einem Paket eine schädliche Gen-Kopie versteckt weil die mit grosser Wahrscheinlichkeit alleine versteckt bleibt und nicht gross auffällt. Der Partner hat mit ziemlich grosser Wahrscheinlichkeit eine schöne und gute Gen-Kopie und kann die schädliche überdecken.  Bei der Auskreuzung treffen sich Verwandte eher selten und deshalb müssen sie auch nicht miteinander Nachkommen haben. Die Vielfalt der Pakete hat dann auch noch zum Vorteil, dass die Population gut auf Veränderungen vorbereitet ist und Ressourcen hat um sich anzupassen.

 

Warum es Leute gibt, die sich für MHC interessieren.

Der MHC (major histocompatibility complex) ist ein grosser Komplex von Genen in unserem Genom. Fast alle Vertrebraten haben diesen Komplex in ihren Paketen. Der Komplex besteht aus vielen verschiedenen Genen und Gen-Kopien. Die sind in vielen verschiedenen Arten dafür verantwortlich, dass man sich wiedererkennen kann, dass man miteinander Geschäfte eingeht, dass man einander attraktiv findet, aber hauptsächlich auch dass das Immunsystem Tumore, Infektionen und Pathogene erkennen mag. Die meisten Populationen haben eine erstaunliche Vielfalt an Genen und Gen-Kopien in diesem Komplex. Im Vergleich zu allen anderen Genen fällt das grad richtig auf wenn man so ins Paket hinein schaut. Viele Leute haben versucht, diese auffällige Vielfalt zu erklären. Eine der beliebtesten Erklärungen geht davon aus, dass man mehr Pathogene und Krankheiten erkennen und bekämpfen kann mit einer grösseren Vielfalt an Genen. Das macht ja irgendwie auch Sinn. So konnte in vielen verschiedenen Sparten der Tierwelt gezeigt werden dass Individuen sich lieber mit Individuen paaren möchten, die sehr bunte und ausgefallene MHC Genen in ihren Paketen herumtragen und vor allem, und hier kommt etwas ganz Interessantes; man findet andere toll, die Pakete herumtragen, die anders sind als man selber. Da gibt es einige Studien: zum Beispiel in Fischen, Vögeln, Schafen, Mäusen, Primaten, und sogar Schweizer Studenten. Wenn zwei sich treffen, die unterschiedliche Pakete herumtragen, dann ist die Wahrscheinlichkeit grösser, dass ihre Nachkommen mehr Krankheiten und Pathogene erkennen können. So ist das Immunsystem in einem ständigen Kampf mit Krankheitserregern wobei die Erreger versuchen den Wirt anzugreifen und der Wirt versucht sich zu verteidigen. Sich mit Individuen zu paaren, die anders sind als man selber in diesen Genen könnte ein sehr effektiver Mechanismus sein um diesen Kampf zu Gunsten des Wirts zu beschleunigen.

 

Und was haben wir dazu zu sagen?

Auskreuzung im MHC Kontext macht sehr viel Sinn. Viele Leute meinen deshalb, dies sei ein kausaler Mechanismus und der eigentliche Grund dass die MHC Gene so schön und bunt und lustig sind. Wir haben uns überlegt, dass dies aber gar nicht in allen Lebensumständen Sinn macht. Wale sind dafür ein sehr schönes Beispiel. Buckelwale im Atlantik schwimmen sehr weit herum. Im Winter sind die in der Karibik und leben nur von Sex, Drogen und Alkohol, äh, Rock & Roll. Davon werden sie sehr hungrig. Leider hat es in der Karibik nur Früchte und kaum anständige Fische zum essen. Deshalb schwimmen sie dann im Sommer weit hinauf bis nach Europa, Kanada, Grönland und der Arktis. Dort hat es Tonnen von Plankton und kleinen Krebsen. Damit schlagen sie sich dann den Bauch voll und werden richtig fett. Auf ihren Reisen hoch und runter bilden die Wale Gruppen. Diese Gruppen treffen sich jedes Jahr und reisen zusammen und halten auf den immer wieder gleichen Raststätten. Diese Gruppen sind dann leider auch ganz unterschiedlichen Parasiten ausgesetzt weil Parasiten eben nicht sehr gleichmässig verteilt sind. Im Winter treffen sich dann aber wieder alle zusammen in der Karibik und tauschen so die eine oder andere Geschichte aus. So haben wir und überlegt, macht es denn Sinn wenn man möglichst viele Krankheitserreger erkennen kann? Gerade bei solchen Arten, die viel Zeit in unterschiedlichen Raststätten verbringen würde es vielleicht mehr Sinn machen, dass sie einfach die Erreger erkennen, die es da oft hat. Wenn die Gen-Kopien in ihren Paketen einfach nur möglichst farbig und lustig sind, könnte es sein, dass gerade die eine Kopie fehlt, die gegen einen Krankheitserreger hilft. In solchen Fällen würde es Sinn machen, dass man sich einen Partner sucht, der genau diese Kopie hat. Eine solche Kopie würde dann häufiger werden weil sie echt effektiv ist in der richtigen Region. So haben wir beschlossen, dass es nicht immer die beste Strategie ist, jemanden zu suchen, der anders ist. Das hängt eigentlich sehr stark davon ab, wieviel man herumreist, wieviele Krankheitserreger dass es gibt, wie unterschiedliche die Pakete sind und wieviele es davon hat und schlussendlich spielt vielleicht sogar der Zufall hier ab und zu noch eine Rolle.

 

Das ist alles schon ziemlich alter Käse. Gerieben auf Pasta lässt sich der jedoch gut verkaufen.

Ein Gedanke zu „MHC und Wale –> (Haupthistokompatibilitätskomplex) Gruppe von Genen, die bei Immunerkennung eine Rolle spielen

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