Artikkel

Samlet ”Big data” om torsk

Martin Malmstrøm på fisketur
Martin Malmstrøm, også kalt brosme-kongen, fisker etter gener. Foto: Michael Matschiner Bruk bildet.

Samlet ”Big data” om torsk

Det kan føre til en revolusjon innen forskning på immunforsvaret også for andre arter – herunder mennesket.

I 2011 ledet Kjetill S. Jakobsen prosjektet med å sekvenserte hele torskens genom for første gang. Resultatene viste at torsken mangler en svært viktig del av immunforsvaret, det såkalte MHCII, som normalt beskytter mot bakterier.

Dersom mennesker hadde manglet MHCII ville vi ha et sterkt nedsatt immunforsvar. Et skrubbsår eller en forkjølelse ville kunne bety døden. Forskere har siden undret seg over hvorfor torsken klarer seg så bra, den er jo ikke syk.

– Vi trodde lenge at torsken var en freak, sier UiO-professor Kjetill Jakobsen og fortsetter:

– Nå ser vi at det ikke bare er torsken, men at alle artene i samme gruppe mangler denne delen av immunforsvaret. Vi ser også en rekke andre endringer i immunsystemet hos fisk, så kanskje er det egentlig vi som er de evolusjonære freakene?

Revolusjonerende medisinsk forskning

– Disse resultatene viser at immunforsvaret er mer fleksibelt enn vi har trodd, sier UiO-forsker Sissel Jentoft.

– Dette påvirker hvordan vi forstår immunforsvaret – også hos mennesker, fortsetter hun.

Resultatet kan også påvirke hvordan man ser på immunforsvaret hos flere arter. Kanskje betyr det en revolusjon for selve forskningen på immunforsvaret og på hvilke arter man velger som forsøksdyr i medisin.

Resultatene er nå publisert i Nature Genetics. LES HER

For eksempel vil torsk kunne være en god modellorganisme for organtransplantasjoner nettopp fordi det mangler MHCII, men her trengs det mer forskning.

Det har vært vanskelig å drive oppdrett på torsk. Et av årsakene til dette er at er de lett blir syke. Med et annerledes immunforsvar er det vanskelig å lage effektive vaksiner på den tradisjonelle måten.

Med mer kunnskap om immunforsvaret hos torskefisk blir det kanskje mulig å lage vaksiner som virker.

Hva er Mhc?

MHC står for major histocompatibility complex. Dette er en type overflatemolekyler som er en del av immunforsvaret.

MCHII er den delen av immunforsvaret som detekterer fremmedlegemer som, sirkulerer i blodbanen. Det kalles ofte det ”bakterielle forsvaret”.

MHCI er den delen av immunforsvaret som sier ifra om hva som er inne i cellene, for eksempel ved en virusinfeksjon.

Stingsilda lukter seg fram til partner

Det har lenge vært kjent at det er en sammenheng mellom artsdannelse og immunforsvaret, men årsaken til denne sammenhengen har ikke vært helt klar.

– Vi vet at for eksempel at stingsild velger make avhengig av lukt. Lukten til et individ henger sammen med immunforsvaret. To individer med ulikt immunforsvar har ulik lukt.

– Stingsilda lukter seg derfor fram til en make med et kompatibelt immunforsvar for å få at avkommet skal få en best mulig genkombinasjon fra begge foreldrene, forklarer Kjetill Jakobsen.

Postdoktor Martin Malmstrøm er en av hovedforfatterne bak artikkelen og han utdyper:

– Den delen av immunforsvaret som henger sammen med lukt kalles MHCI. I denne studien ser vi at det er en sammenheng mellom hvor mange kopier av  MHCI genene en art har og antall arter i familien. Det kan se ut som at makevalg avhenger av MHCI.

– Til en viss grad er det effektivt å velge make med ulikt immunforsvar, men det ser ut til å være en øvre grense for hvor forskjellig det bør være hos de fleste arter. Hos torskefisk har imidlertid mangelen på MHCII tilsynelatende blitt kompensert for av en kraftig økning av MHCI gener. Dette har ført til at det blir et enda større press på å velge maker som er like.

– Dermed ser det ut til at tapet av MHCII har ført til at det har oppstått flere arter i denne gruppen enn hos andre fiskegrupper.

65 nye genom førte til et nytt slektstre

Sissel Jentoft fisker etter gener
Sissel Jentoft fisker etter gener hos torsk. Foto: Monica Solbakken.

For å få støtte for at det faktisk er mangelen på MHCII som fører til flere arter måtte forskerne hel-sekvensere et stort antall arter. Hele 65 nye arter ble sekvensert for å ha et godt datagrunnlag.

I tillegg sekvenserte de hele torskens genom på nytt. Totalt ble derfor 66 arter hel-sekvensert, hvilket mer enn dobler antallet hel-sekvenserte fiskearter på verdensbasis.

Datamengdene som ligger til grunn er ”Big data” og vil være til stor hjelp for mange forskningsprosjekter fremover.

Da de 65 nye artene var sekvensert så forskerne at det var rot i fiskenes familietre. Postdoktor Michael Matschiner fikk oppgaven å rydde i slektskapet, og artikkelen har derfor lagt ved en ny organisering av mange fiskearter.

100 millioner år med ”dårlig immunforsvar”

I tillegg har forskerne drevet genetisk arkeologi. De har sett på når torskefiskenes MHCII forsvant.

– Dette skjedde i en periode da det var store endringer på jorda. Massive platetektoniske og klimatiske forandringer førte til at nye områder ble tilgjengelige for fiskene, forklarer Jakobsen.

Matschiner utdyper:

– Torskefiskene er en gammel gren som først og fremst var dyphavsfisker. Antageligvis var det et mindre behov for denne typen immunforsvar i dyphavet. Å opprettholde immunforsvaret er energikrevende, og kanskje sparte torskefiskene mye energi på å droppe denne delen.

Siden den gangen har torskefiskene blitt mange og finnes nå i alle hav, men også i brakkvann og ferskvann. Om man bruker artsdannelse som et kriterie for evolusjonær suksess, kan man godt si at torskefiskene kom godt ut av det når de mistet MHCII.  

Les også på Titan.uio.no:

Torskens kjønnsgen er avdekket: Å kjønnsbestemme torsk genetisk kan gjøre oppdrettsnæringen mer lønnsom. Hittil har ikke dette vært mulig.

Mikrosatellitter i DNAet kan gi svar om sykdom: Det finnes mye vi ikke vet om vårt eget DNA, for eksempel hva mikrosatellittene gjør? UiO-forskere sammenligner torsk og blomster for å finne svar.

– Truer du torsken, truer du mennesket: Atlanterhavstorsken er fortsatt registrert som en sårbar art på Verdens naturvernunions internasjonale rødliste over truede arter.

Kontakt:

Postdoktor Martin Malmstrøm ved Institutt for biovitenskap

Postdoktor Michael Matschiner ved Institutt for biovitenskap

Professor Kjetill Sigurd Jakobsen ved institutt for biovitenskap

Seniorrådgiver Sissel Jentoft ved Institutt for biovitenskap

Mer info:

Forskningen ble utført ved CEES ved Institutt for biovitenskap.

Artikkelen er utgitt i Nature genetics: Evolution of the immune system influences speciation rates in teleost fishes.

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

RobertLyleBarn

Pregnant women’s short-term use of paracetamol may protect the fetus

Researchers at the University of Oslo and the Norwegian Institute of Public Health have earlier found a link between pregnant women's long-term use of paracetamol, which is one of the world's most commonly used medications, and an increased incidence of ADHD among their children. But when pregnant women use only a little paracetamol, the incidence of ADHD among their children is reduced.

 

Bildet er fra en demonstrasjon i Washington DC i april 1971

The Long Peace most likely began during the Vietnam War

The famous cognitive psychologist and best-selling popular science author Steven Pinker has described the period after World War II as "The Long Peace". But statiticians Nils Lid Hjort and Céline Cunen at the University of Oslo crunched all the numbers about interstate wars and found that "The Long Peace" in fact started later – during the Vietnam War. When Pinker read about their research, he was impressed.