Diepzeesoorten missen genen die betrokken zijn bij de reactie van het lichaam op ziekteverwekkers of vreemd weefsel
Mannelijke diepzee zeeduivel smelten tijdens het paren samen met veel grotere vrouwtjes, zoals deze man Melanocetus johnsonii bevestigd aan de buik van een vrouw. Het verlies van belangrijke genen van het immuunsysteem kan verklaren hoe de vissen de prestatie leveren.
Voor diepzee zeeduivel lijkt seks op een orgaantransplantatie. Het is moeilijk om een partner te vinden in de donkere diepten, dus een kleine mannelijke zeeduivel smelt zijn weefsels tijdens de paring tot een zwaardere vrouw, waardoor de twee niet alleen sperma maar zelfs bloed en huid kunnen delen (SN: 26/7/75). De wezens zijn de enige dieren waarvan bekend is dat ze op deze parasitaire manier paren.
Hoe mannen en vrouwen samensmelten en voorkomen dat ze door elkaars immuunsysteem worden afgewezen – zoals een niet-overeenkomende orgaantransplantatie – is een mysterie. Nu blijkt uit een onderzoek dat zeeduivel in de eerste plaats misschien niet het immuunsysteem hoeft te ontwijken. Sommige soorten missen belangrijke genen die betrokken zijn bij de immuunrespons van het lichaam, wat fusie zonder dodelijke gevolgen mogelijk maakt, rapporteren onderzoekers online op 30 juli in Wetenschap.
Bij gewervelde dieren houdt immuunbescherming doorgaans een lichamelijke reactie in, adaptieve immuniteit genaamd, die buitenlandse bedreigingen zoals virussen identificeert en elimineert. Immuuncellen, zoals T-cellen, herkennen fragmenten van indringers en presenteren die stukjes aan andere cellen die vervolgens een aanval uitvoeren. In een andere verdedigingslinie binden eiwitten, antilichamen genaamd, aan indringers om ze te markeren voor verwijdering door het immuunsysteem. Bij orgaantransplantaties kunnen dergelijke reacties ertoe leiden dat het nieuwe orgaan faalt.
De ontbrekende genen van de diepzee zeeduivel zijn betrokken bij het laten werken van die systemen.
‘Als je kijkt [these fish], je krabt je hoofd en denkt: ‘Hoe is dat mogelijk?’ ”, zegt Thomas Boehm, immunoloog aan het Max Planck Instituut voor Immunobiologie en Epigenetica in Freiburg, Duitsland. Bij mensen is het vaak moeilijk om de juiste match te vinden voor orgaantransplantaties vanwege het adaptieve immuunsysteem, “maar deze wezens lijken het te doen zonder te weten wat er aan de hand is.”
Boehm en collega’s isoleerden DNA uit 31 geconserveerde zeeduivel die 10 diepzeesoorten vertegenwoordigen. Bij vier van de soorten hechten mannetjes zich slechts tijdelijk aan vrouwtjes. In de andere zes is de fusie permanent, met één of meerdere mannetjes aan één vrouwtje. De onderzoekers hebben ook de genetische blauwdrukken van drie soorten gescand die in ondiep water leven en zich tijdens de paring niet hechten.
In vergelijking met zeeduivels die niet samensmelten met hun partners, missen soorten die samensmelten genen die helpen bij het produceren van nieuwe antilichamen die beter worden in het binden aan waargenomen bedreigingen in toekomstige ontmoetingen. Het niet hebben van die antilichamen kan nuttig zijn voor een vrouw die gedurende het hele leven aan meerdere mannen wordt blootgesteld, zegt Boehm. Sommige zeeduivels die zich permanent verenigen, missen ook genen die nodig zijn om de delen van T-cellen te maken die helpen bij het identificeren van vreemd weefsel en pathogenen.
Twee van de soorten waarin meerdere mannetjes zich aan één vrouwtje kunnen hechten – Photocorynus spiniceps en Haplophryne mollis – maakt mogelijk helemaal geen antilichamen aan. ‘Als ik een diagnose moest stellen [those two fish] … Ik zou zeggen: ‘Oké, dit is een rode waarschuwing, we moeten echt iets doen omdat dit een ernstige gecombineerde immunodeficiëntie is. Fatale prognose ”, zegt Boehm. Mensen met ernstige gecombineerde immunodeficiëntie – een aandoening waarbij genetische defecten resulteren in een zwak immuunsysteem – sterven vaak binnen het eerste levensjaar.
De onderzoekers deden geen laboratoriumexperimenten om te bevestigen hoe de ontbrekende genen het gedrag van het immuunsysteem zouden kunnen beïnvloeden. Zonder dergelijke gegevens is het moeilijk te weten wat het ontbreken van deze genen betekent voor zaken als het bestrijden van ziekteverwekkers. “Hoe balanceren ze … reproductie en reactie op infecties?” vraagt Natalie Steinel, een immunoloog aan de University of Massachusetts Lowell. ‘Het lijkt, althans genetisch, dat ze al hun chips op reproductie hebben gezet.’
De bevindingen van de onderzoekers benadrukken de verschillende vormen die het immuunsysteem van wezens kan aannemen – niet alleen binnen gewervelde dieren in het algemeen, maar ook binnen een enkele groep vissen, zegt Steinel. ‘Het is echt interessant om de diversiteit van het immuunsysteem binnen deze verschillende soorten te zien.’
Het is mogelijk, maar niet waarschijnlijk, dat zeeduivel een adaptief immuunsysteem heeft dat totaal anders is dan dat van andere gewervelde dieren. Of misschien hebben de wezens een niet-specifieke immuunrespons ontwikkeld die hen beschermt tegen infecties, maar niet tegen parasitaire seks.
De vis ‘moet iets hebben gedaan om de adaptieve immuniteit te compenseren’, zegt Boehm. ‘We weten niet wat dat is, maar dat is voor de toekomst.’
