近日,，發(fā)表于《自然通訊》上的一篇新的文章"Rapid and adaptive evolution of MHC genes under parasite selection in experimental vertebrate populations"指出,，MHC變異體對抵抗疾病是必須的，而且當前在人群中普遍適應(yīng)的MHC等位基因分布可以使下一代個體更好的抵抗這種疾病,，直到另一種疾病發(fā)生使其他個體因為其所攜帶的MHC等位基因變異體可以健康的抵抗這種疾病并且繁衍出更多的后代。現(xiàn)在,，這個新的適應(yīng)性MHC等位基因?qū)鞑?。用這種方法，大量的MHC多態(tài)性被維持,，從而引發(fā)器官移植的持續(xù)不斷出現(xiàn)問題,，但也有助于我們在每一代人中都能出現(xiàn)更強壯的孩子。
免疫基因一種特殊形式的大的變異可以使器官移植變得非常復(fù)雜,。另一方面我們又需要這樣一種大的變異來對抗傳染性疾病,。這就是為何這些基因在性伴侶選擇中同樣發(fā)揮重要作用的原因。目前為止,，支持這些固定的遺傳變異在進化上的機制還是一個謎,。在對刺魚的一項研究中，來自普龍馬克思普朗克進化生物學院及來自基爾大學亥姆霍茲海洋研究中心的科研人員發(fā)現(xiàn)傳染性疾病的復(fù)發(fā)決定于哪一個個體在種群中產(chǎn)生一定特別大數(shù)量的后代以及哪些免疫基因在下一個宿主后代中出現(xiàn)的頻率升高,。因此,，傳染病是該變異的驅(qū)動力。
我們都讀到或聽到過成功的器官移植案例,。盡管操作技術(shù)在改善，但這一臨床成就往往因為很難發(fā)現(xiàn)合適的受體而變得格外復(fù)雜,。這是因為免疫系統(tǒng)中實質(zhì)上的基因(在人類中叫白細胞抗原,，HLA)在人群中具有復(fù)雜的多樣性，而且要保證移植成功則不允許供體和受體間HLA有差別,。如果HLA不同,，HLA分子會識別新的器官不屬于自己，從而立即引發(fā)對移植的肝臟或心臟的免疫反應(yīng),。在人群中存在超過1000個HLA免疫基因變異體（叫做“等位基因”,，），任何兩個個體都可能不同,，因此會造成不相容,。
有趣的是，肝臟移植的一個難題是當人選擇他們的配偶進行移植時是一種優(yōu)勢,。作為人,，通過味覺，我們更喜歡那些為我們自己的系列HLA等位基因提供最好補充的人,。這是因為我們已經(jīng)逐漸形成了為我們的孩子提供最好的抵抗傳染性疾病基因組合的行為,。如果為了能夠選擇最佳配偶，最好的方式是找更多的可能的配偶，并且這些配偶能夠攜帶不同HLA等位基因組合,。這個在個體HLA等位基因的高度可變性,，即多態(tài)性，是例外的,。在所有其他基因中,，任何兩個個體間都及其相似。這迫使維持該多態(tài)性時非常嚴格,，因為提供給我們的后代最理想的免疫基因組合的同時造成器官移植變得非常復(fù)雜,，并且目前仍然是個未解之謎。
令科學家興奮的是,，HLA多態(tài)性在其他脊椎動物中是非常相似的,，在其他脊椎動物中叫做MHC（主要組織相容性復(fù)合體）多態(tài)性，包括3-刺刺魚——一種在所有北半球的湖泊和河流發(fā)現(xiàn)的小魚,。與HLA相同,，MHC基因的主要功能是抵抗疾病?？蒲腥藛T假設(shè)MHC的多態(tài)性在天然種群中通過一代到下一代的疾病變化而得以維持,，這樣，這些恰巧含有抵抗疾病的MHC等位基因的個體是健康的,，并且具有繁衍更多攜帶那個有益等位基因的后代的優(yōu)勢,。
為了驗證這個觀點，來自德國普龍馬克思普朗克進化生物學院及來自基爾大學亥姆霍茲海洋研究中心的兩組科研人員在一個巨大的戶外中型實驗生態(tài)系統(tǒng)中建立了具有相同遺傳背景的3-刺刺魚實驗種群,，其中每一個種群都感染一種或兩種寄生蟲疾病.刺魚準許選擇天然的繁殖行為并且雌魚能選擇最好的配偶繁衍后代,。令人感興趣的是雄三刺刺魚在交配季節(jié)喉嚨部位顯示出強烈的紅色-這是雄魚的一種健康標志。
研究人員追蹤了兩代刺魚間MHC等位基因頻率的改變情況,。結(jié)果支持他們的假設(shè),，科學家發(fā)現(xiàn)僅僅那些對特殊的父母已經(jīng)感染的寄生蟲病分別提供抗性的MHC等位基因的頻率在下一代中才會升高。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/ncomms1632
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Rapid and adaptive evolution of MHC genes under parasite selection in experimental vertebrate populations
Christophe Eizaguirre,Tobias L. Lenz,Martin Kalbe& Manfred Milinski
The genes of the major histocompatibility complex are the most polymorphic genes in vertebrates, with more than 1,000 alleles described in human populations. How this polymorphism is maintained, however, remains an evolutionary puzzle. Major histocompatibility complex genes have a crucial function in the adaptive immune system by presenting parasite-derived antigens to T lymphocytes. Because of this function, varying parasite-mediated selection has been proposed as a major evolutionary force for maintaining major histocompatibility complex polymorphism. A necessary prerequisite of such a balancing selection process is rapid major histocompatibility complex allele frequency shifts resulting from emerging selection by a specific parasite. Here we show in six experimental populations of sticklebacks, each exposed to one of two different parasites, that only those major histocompatibility complex alleles providing resistance to the respective specific parasite increased in frequency in the next host generation. This result demonstrates experimentally that varying parasite selection causes rapid adaptive evolutionary changes, thus facilitating the maintenance of major histocompatibility complex polymorphism.
