Avian MHC: variation and selection in the wild
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Trastsångarnas MHC gener i klarspråk
Inuti kroppen ser vi väldigt lika ut allihop; men om mina njurar skulle sluta att fungera är det inte alls säkert att just du kan donera en njure till mig. Detta beror på att våra transplantations-gener eller s.k. MHC- (Major Histocompatibility Complex) gener är olika, och vid en transplantation måste många av donatorns och mottagarens MHC-gener vara identiska. En gen är ett arvsanlag som finns i vår arvsmassa. Varje gen finns i två upplagor (en från mamma och en från pappa) och dessa kallas alleler (figur 1). Informationen i generna översätts och därför blir du t.e.x. lik din mamma, du har ju fått hälften av dina gener från henne.
MHC-genernas uppgift är givetvis inte att tala om ifall vi kan donera njurar till varandra eller inte, utan det är en sidoeffekt av att de har en mycket viktig roll i vårt immunförsvar. MHC-generna finns hos alla ryggradsdjur och ser i stora drag lika ut hos alla arter. Det speciella med MHC-generna är att det finns extremt många olika alleler för de här generna. MHC-generna bildar MHC-molekyler som hjälper kroppens immunförsvar att känna igen vad som är kroppens egna celler och vad som är virus och bakterier. När MHC-molekylen hittar små protein-bitar som inte är kroppsegna aktiveras kroppens immunförsvar och oskadliggör viruset / bakterien. En MHC-molekyl kan hitta ett begränsat antal varianter av protein-bitar och därför är det ofta fördelaktigt att ha många olika MHC-molekyler i kroppen (se figur 1 i den engelska sammanfattningen).
Jag har studerat MHC-generna i en liten brun sångfågel som heter trastsångare. Den häckar i vassområden i Mellansverige och övervintrar i Västafrika. Det speciella med trastsångarna, som vi studerar i sjön Kvismaren i Närke, är att deras häckningsekologi har följts under 20 års tid. Därför har vi en enorm kunskapsbank om trastsångarnas släktskap, öden och äventyr vid den här sjön. Trastsångarna visade sig ha många MHC-gener, minst åtta stycken, vilket kan jämföras med tamhöns (den fågelart där MHC-generna är mest välstuderade) som har två stycken. I mitt doktorandprojekt utvecklade jag en molekylärgenetisk metod för att kunna studera MHC-generna hos trastsångare. Jag ville ta reda på ifall trastsångare med många MHC-alleler, eller speciella MHC-alleler, överlevde bättre än andra. Dessutom undrade jag hur olika trastsångarnas MHC-alleler är.
Den molekylära metoden som jag har använt för att studera MHC-generna fångar upp 2-12 MHC-alleler ifrån varje individ. Individer med få MHC-alleler (2 stycken) har mindre variation i sina MHC-gener jämfört med individer men många MHC-alleler (12 stycken). Hos trastsångarna i Kvismaren har nästan alla individer olika kombinationer av MHC-alleler, vi hittade 234 unika kombinationer av MHC-alleler i 248 individer. Ytterligare ett starkt bevis för att MHC-generna är variabla hos småfåglar fick jag när vi studerade MHC-variationen hos Seyshellsångaren, en liten släkting till trastsångaren där alla individer är nära besläktade med varandra. Det fanns naturligtvis total sätt färre MHC-alleler hos Seyshellsångaren jämfört med trastsångaren, men variationen mellan MHC-allelerna var lika stor hos båda arterna; d.v.s. en Seyshellsångare med två MHC-alleler bör kunna skydda sig lika bra mot olika sjukdomar som en trastsångare med två MHC-alleler.
Jag nämnde tidigare att det kan vara fördelaktigt att ha många olika MHC-molekyler i kroppen eftersom det gör att man kan skydda sig mot fler sjukdomar. I en tidigare trastsångarstudie har man studerat hur par av trastsångarsyskon överlever sin första vinter och funnit att syskonet med störst variation i sina gener överlever oftare. När vi undersökte om den genetiska variationen i MHC-generna hade betydelse för överlevnad så pekade resultatet i samma riktning, d.v.s. syskonet med mest flest MHC-alleler överlevde oftare. Om man som mamma vill ge sina barn en stor genetisk variation i MHC-generna så ska man välja en pappa som har annorlunda MHC-alleler än vad man själv har. Man har faktiskt visat att precis så här kan det gå till hos människor och möss, mammor väljer att få barn med pappor som har annorlunda MHC-alleler än vad de själva har. Frekvensen av spontana aborter minskar om mamman och pappan har olika MHC-alleler och troligtvis används luktsinnet när mamman väljer ut sin partner. Jag undersökte om även trastsångarhonorna valde ut sina partners baserat på MHC-alleler, men det gjorde de inte. Trastsångarhonor tycker att välsjungande äldre hanar som är bosatta i vassruggar av hög status är mest attraktiva!
Många sjukdomar i naturen kommer och går, vissa år är de vanliga och andra ovanliga. Olika arter av fågelmalaria, som drabbar trastsångare, varierar exempelvis över tiden. Många trastsångare blir smittade av fågelmalaria i Afrika och en stor andel dör där under sin första vinter. De häckande trastsångare som vi studerar i Kvismaren är de som har överlevt vintervistelsen i Afrika. Även vilka MHC-alleler som är vanliga varierar över tiden bland fåglarna i Kvismaren. Eftersom både vilka arter av fågelmalaria och vilka MHC-alleler som är vanligast varierade mellan år så undersökte vi om de samvarierade. Vi hittade ett samband mellan en speciell MHC-allel och en art av fågelmalaria och vi tolkade sambandet som att den speciella MHC-allelen var en ”överlevar-allel”. Vi fann dessutom ett samband mellan antalet MHC-alleler och ovannämnda art av fågelmalaria, d.v.s. det var större sannolikhet att man överlevde en infektion med fågelmalaria om man hade många MHC-alleler.
Nyligen läste jag en översiktsartikel som handlade om 15 års studier av MHC i icke-modellorganismer (d.v.s. alla organismer utom mus och människa). Trots att MHC är svårt och komplext att studera så var slutklämmen i artikeln att MHC är det bästa systemet som finns tillgängligt för att studera samband mellan krafter i naturen (exempelvis sjukdomar) och gener. Man har funnit samband mellan sjukdomsresistens och MHC-gener hos människor, får, fiskar och kyckling; och med den här studien även hos trastsångare (fågelmalaria). Därmed finns det ett samband mellan MHC-gener och sjukdomsresistens rapporterat även från en vild fågel-population.
Trastsångarnas MHC gener i klarspråk
Inuti kroppen ser vi väldigt lika ut allihop; men om mina njurar skulle sluta att fungera är det inte alls säkert att just du kan donera en njure till mig. Detta beror på att våra transplantations-gener eller s.k. MHC- (Major Histocompatibility Complex) gener är olika, och vid en transplantation måste många av donatorns och mottagarens MHC-gener vara identiska. En gen är ett arvsanlag som finns i vår arvsmassa. Varje gen finns i två upplagor (en från mamma och en från pappa) och dessa kallas alleler (figur 1). Informationen i generna översätts och därför blir du t.e.x. lik din mamma, du har ju fått hälften av dina gener från henne.
MHC-genernas uppgift är givetvis inte att tala om ifall vi kan donera njurar till varandra eller inte, utan det är en sidoeffekt av att de har en mycket viktig roll i vårt immunförsvar. MHC-generna finns hos alla ryggradsdjur och ser i stora drag lika ut hos alla arter. Det speciella med MHC-generna är att det finns extremt många olika alleler för de här generna. MHC-generna bildar MHC-molekyler som hjälper kroppens immunförsvar att känna igen vad som är kroppens egna celler och vad som är virus och bakterier. När MHC-molekylen hittar små protein-bitar som inte är kroppsegna aktiveras kroppens immunförsvar och oskadliggör viruset / bakterien. En MHC-molekyl kan hitta ett begränsat antal varianter av protein-bitar och därför är det ofta fördelaktigt att ha många olika MHC-molekyler i kroppen (se figur 1 i den engelska sammanfattningen).
Jag har studerat MHC-generna i en liten brun sångfågel som heter trastsångare. Den häckar i vassområden i Mellansverige och övervintrar i Västafrika. Det speciella med trastsångarna, som vi studerar i sjön Kvismaren i Närke, är att deras häckningsekologi har följts under 20 års tid. Därför har vi en enorm kunskapsbank om trastsångarnas släktskap, öden och äventyr vid den här sjön. Trastsångarna visade sig ha många MHC-gener, minst åtta stycken, vilket kan jämföras med tamhöns (den fågelart där MHC-generna är mest välstuderade) som har två stycken. I mitt doktorandprojekt utvecklade jag en molekylärgenetisk metod för att kunna studera MHC-generna hos trastsångare. Jag ville ta reda på ifall trastsångare med många MHC-alleler, eller speciella MHC-alleler, överlevde bättre än andra. Dessutom undrade jag hur olika trastsångarnas MHC-alleler är.
Den molekylära metoden som jag har använt för att studera MHC-generna fångar upp 2-12 MHC-alleler ifrån varje individ. Individer med få MHC-alleler (2 stycken) har mindre variation i sina MHC-gener jämfört med individer men många MHC-alleler (12 stycken). Hos trastsångarna i Kvismaren har nästan alla individer olika kombinationer av MHC-alleler, vi hittade 234 unika kombinationer av MHC-alleler i 248 individer. Ytterligare ett starkt bevis för att MHC-generna är variabla hos småfåglar fick jag när vi studerade MHC-variationen hos Seyshellsångaren, en liten släkting till trastsångaren där alla individer är nära besläktade med varandra. Det fanns naturligtvis total sätt färre MHC-alleler hos Seyshellsångaren jämfört med trastsångaren, men variationen mellan MHC-allelerna var lika stor hos båda arterna; d.v.s. en Seyshellsångare med två MHC-alleler bör kunna skydda sig lika bra mot olika sjukdomar som en trastsångare med två MHC-alleler.
Jag nämnde tidigare att det kan vara fördelaktigt att ha många olika MHC-molekyler i kroppen eftersom det gör att man kan skydda sig mot fler sjukdomar. I en tidigare trastsångarstudie har man studerat hur par av trastsångarsyskon överlever sin första vinter och funnit att syskonet med störst variation i sina gener överlever oftare. När vi undersökte om den genetiska variationen i MHC-generna hade betydelse för överlevnad så pekade resultatet i samma riktning, d.v.s. syskonet med mest flest MHC-alleler överlevde oftare. Om man som mamma vill ge sina barn en stor genetisk variation i MHC-generna så ska man välja en pappa som har annorlunda MHC-alleler än vad man själv har. Man har faktiskt visat att precis så här kan det gå till hos människor och möss, mammor väljer att få barn med pappor som har annorlunda MHC-alleler än vad de själva har. Frekvensen av spontana aborter minskar om mamman och pappan har olika MHC-alleler och troligtvis används luktsinnet när mamman väljer ut sin partner. Jag undersökte om även trastsångarhonorna valde ut sina partners baserat på MHC-alleler, men det gjorde de inte. Trastsångarhonor tycker att välsjungande äldre hanar som är bosatta i vassruggar av hög status är mest attraktiva!
Många sjukdomar i naturen kommer och går, vissa år är de vanliga och andra ovanliga. Olika arter av fågelmalaria, som drabbar trastsångare, varierar exempelvis över tiden. Många trastsångare blir smittade av fågelmalaria i Afrika och en stor andel dör där under sin första vinter. De häckande trastsångare som vi studerar i Kvismaren är de som har överlevt vintervistelsen i Afrika. Även vilka MHC-alleler som är vanliga varierar över tiden bland fåglarna i Kvismaren. Eftersom både vilka arter av fågelmalaria och vilka MHC-alleler som är vanligast varierade mellan år så undersökte vi om de samvarierade. Vi hittade ett samband mellan en speciell MHC-allel och en art av fågelmalaria och vi tolkade sambandet som att den speciella MHC-allelen var en ”överlevar-allel”. Vi fann dessutom ett samband mellan antalet MHC-alleler och ovannämnda art av fågelmalaria, d.v.s. det var större sannolikhet att man överlevde en infektion med fågelmalaria om man hade många MHC-alleler.
Nyligen läste jag en översiktsartikel som handlade om 15 års studier av MHC i icke-modellorganismer (d.v.s. alla organismer utom mus och människa). Trots att MHC är svårt och komplext att studera så var slutklämmen i artikeln att MHC är det bästa systemet som finns tillgängligt för att studera samband mellan krafter i naturen (exempelvis sjukdomar) och gener. Man har funnit samband mellan sjukdomsresistens och MHC-gener hos människor, får, fiskar och kyckling; och med den här studien även hos trastsångare (fågelmalaria). Därmed finns det ett samband mellan MHC-gener och sjukdomsresistens rapporterat även från en vild fågel-population.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2003
Språk
Engelska
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Helena Westerdahl Ecology Building 223 62 Lund,
Ämne
- Biological Sciences
Nyckelord
- polymorphism
- balancing selection
- cDNA
- avian malaria
- great reed warbler
- Djurekologi
- bird
- Animal ecology
- immune defence
- MHC class II
- Major Histocompatibility Complex
- MHC class I
Status
Published
Projekt
- Avian MHC genes
Forskningsgrupp
- Molecular Ecology and Evolution Lab
Handledare
- [unknown] [unknown]
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 91-7105-192-9
Försvarsdatum
10 oktober 2003
Försvarstid
10:15
Försvarsplats
Blå Hallen Ekologihuset Lund
Opponent
- Josephine M Pemberton (Prof)