Har flyttfåglar bättre immunförsvar?

Har småfåglar ett bättre immunförsvar än vad människor och andra däggdjur har? Och varför skulle det vara så? En idé är att småfåglarna har ett speciellt bra försvar eftersom de säsongsmigrerar och då måste hantera många olika sjukdomar på häcknings-, rastnings- och övervintringsplatser. Men stämmer det? Biologen Helena Westerdahl och hennes kollegor tittar på variationen i immunförsvarets gener hos fåglar som migrerar och de som stannar på samma plats året runt.

NÄR VI KOMMER TILL en främmande miljö med för oss okända patogen, det vill säga sjukdomsframkallande bakterier, parasiter, virus eller svampar, blir vi lätt sjuka. Det är för att vårt immunsystem – som ska känna igen och bekämpa patogen – är anpassat till den miljö där vi och våra släktingar vanligtvis lever.

Helena Westerdahl har under lång tid studerat immunförsvarets så kallade MHC-gener hos småfåglar. MHC (Major Histocompatibility Complex) är ett komplex av proteiner som utgör en viktig del av immunsystemet och som hjälper till att avslöja om celler innehåller exempelvis bakterier eller virus.

– Med den snabbare och effektivare sekvenseringsteknik som utvecklats under det senaste decenniet har vi nyligen slagit fast att det är sant att småfåglar – tättingar – har många fler MHC-gener per individ än vad människor och andra däggdjur har. I medeltal har fåglarna 20-21 genvarianter per individ och vi har 5-6. Med detta har vi tagit ett första steg i att studera MHC-diversitet, det vill säga hur många och vilka genvarianter som finns.

”Min idé är att vi ska finna ännu större MHC-gendiversitet hos flyttfåglar än hos stannfåglar.”

MHC-GENERNA VARIERAR MYCKET mellan olika individer och man tror att denna variation drivs av de sjukdomar vi utsätts för. När det gäller fåglar är grundhypotesen att det selektiva trycket av att utsättas för en större mångfald av patogen förväntas gynna individer som kan reagera effektivt på ett brett spektrum av patogen. Det vill säga att genom under evolutionens gång selekteras – överlever – de individer som har ett immunförsvar som är anpassat till patogenen i den miljö de lever.

Studier som är gjorda på människor visar på att selektionstrycket är högre i tropiska Afrika än här i norr. Med avståndet från tropiska Afrika minskar både antalet patogen och den genetiska MHC-diversiteten hos människor. Helena Westerdahl tror att variationen i MHC hos småfåglarna också speglar selektionstrycket. I så fall skulle MHC-diversiteten vara högre hos småfåglar som lever söderut, nära tropikerna, än hos dem här i norr. Men hur är det med de flyttfåglar som rör sig mellan tropiska Afrika och våra breddgrader?

– Fåglar generellt utsätts för fler patogen än vi gör och speciellt långdistansflyttarna som övervintrar i tropiska Afrika. De utsätts för alla patogen som finns i tropiska Afrika och sedan för andra patogen när de häckar här i norr, och de utsätts för sjukdomar och patogen även under själva flyttningsturen när de stannar för att rasta på olika ställen. Min idé är att vi ska finna ännu större MHC-diversitet hos flyttfåglar än hos stannfåglar.

T-lymfocyter känner igen ett främmande ämne, en antigen, som sitter på ytan av främmande eller infekterade celler. När T-lymfocyten och antigenen kopplats ihop skickar T-cellen ut ämnen som dödar cellen. På en virusinfekterad kroppsegen cell utgörs antigenen av en MHC-molekyl med vidhängande virusprotein.

SÅ NU HAR DE TAGIT STEG TVÅ. Nu har Helena Westerdahl och hennes kollegor tittat på MHC-diversitet hos stannfåglar i Europa, stannfåglar i tropiska Afrika, flyttfåglar som rör sig mellan tropiska Afrika och norra Europa och sedan dem som bara flyttar en kort distans.

– I denna studie jämför vi fåglar över hela tätting-fylogenin så att vi kan kompensera för evolutionärt släktskap.

Ännu är analyserna inte klara. Det är dock mycket troligt att resultaten visar att det är stannfåglarna i norr som har minst diversitet, förklarar Helena Westerdahl. Men sen ser hon två olika möjliga utfall. Det skulle kunna vara så att de fåglar som rör sig mellan tropiska Afrika och våra breddgrader utsätts för det totalt sett största selektionstrycket och därmed har högst diversitet. Å andra sidan skulle det kunna vara så att de fåglar som utsätts för ett högt selektionstryck året om, det vill säga de som lever i tropiska Afrika hela tiden, är de som har högst MHC-diversitet.

– Jag tycker att det är spännande att det inte är självklart, att vi inte kan veta om det är de som stannar i Afrika hela tiden eller de som flyttar som är under starkast selektion, säger Helena Westerdahl. Det kan ju mycket väl vara de som aldrig lämnar tropiska Afrika som är under starkast selektion.

NYLIGEN HAR HELENA WESTERDAHL, som en av fyra unga forskare vid Lunds universitet, fått drygt 1 miljon euro i så kallade ”Starting Grants” av European Research Council, ERC. I hennes nya projekt vill hon bland annat försöka förstå varför sångfåglar har så många fler MHC-genvarianter än människor. Betyder det till exempel att sångfåglar är bättre än människor på att hantera sjukdomar? Hon kommer även att samarbeta med flera immunologer och medicinare för att titta på hur sångfåglarnas MHC-molekyler fungerar jämfört med mänskliga MHC-molekyler.

– Det är spännande att studera vilda djur i naturen som inte får hjälp mot sina sjukdomar, säger Helena Westerdahl. Här får vi en chans att titta på de direkta sambanden mellan sjukdomar, det selektionstryck djuren utsätts för, och hur MHC-diversitet i immunförsvaret varierar mellan olika grupper av individer. Vi kan ju inte studera människor under sådana premisser.

Text: Pia Romare

Foto: Jacob Roved

Fakta

Patogen

En patogen är en organism som orsakar sjukdom, exempelvis sjukdomsframkallande bakterier, virus, svampar och olika parasiter.

 

MHC-molekyler

Major Histocompatibility Complex (MHC) är ett genkomplex som kodar för proteiner som utgör en viktig del av immunsystemet genom att de gör det möjligt att separera vilka molekyler som är kroppsegna respektive främmande. Antalet molekyler som kan kännas igen av olika MHC-proteiner bestäms av hur många och olika MHC-gener en individ har.

Sekvensering

Bestämning av basparens ordningsföljd i DNA. Sekvensering gör det möjligt att fastställa uppbyggnaden av DNA, gener och genvarianter.

Selektionstryck

Omständigheter som försvårar vissa individers överlevnad och/eller reproduktion. Sjukdomar eller brist på föda är exempel på omständigheter som utgör selektionstryck. Egenskaper som gör det lättare för individer att överleva trots de försvårande omständigheterna väljs ut, selekteras, vid det naturliga urvalet.

Fylogeni

Med en organisms fylogeni menar man dess evolutionära historia, d.v.s. hur olika organismer är besläktade med varandra.

Kort bakgrund immunologi

Immunsystemet är flercelliga organismers försvar till skydd mot infektioner orsakade av fientliga patogen såsom virus, bakterier och svampar. Immunförsvaret hos ryggradsdjur är ett välutvecklat system med flera ”försvarsnivåer”. Först har vi kemiska skyddsämnen på huden och slemhinnorna som hindrar ”fienden” att komma in. Andra försvarsnivån sätts igång när fienden ändå kommit in i våra vävnader. Då börjar vita blodkroppar att reagera och angripa celler med främmande, icke kroppsegen, märkning på ytan.

Den tredje och mest specialiserade försvarsnivån utgörs av bland annat T-lymfocyter. T-lymfocyterna har receptorer på sin yta vilka har en, ofta unik, förmåga att känna igen just ett eller få främmande ämnen, antigener, som finns på ytan av kroppens egna celler. T-lymfocyter kan bara separera vad som är kroppseget, respektive främmande, när det presenteras av MHC (Major Histocompatibility Complex) molekyler, det vill säga MHC är nyckeln till denna tredje och mest specialiserade försvarsnivån.

Om virus eller bakterieprotein finns inne i en av kroppens celler finns det MHC-molekyler som transporterar ut det främmande proteinet till cellytan. På ytan fungerar sedan MHC-molekylen och det främmande proteinet tillsammans som en antigen vilken en T-lymfocyt kan känna igen. När den specielle ”T-mördarcellen” och antigenen kopplats ihop skickar T-cellen ut ämnen som dödar den infekterade celler.