在老鼠中,有多个合作伙伴品种更强健的免疫系统

山麓的圣克鲁斯山两个密切相关的物种的老鼠共享一个生境与遗传谱系,但有非常不同的社会生活。

加州鼠标选择californicus)的特点是一生的一夫一妻制;鹿鼠(拉布拉多白足鼠)是性乱交。

加州大学伯克利分校研究人员最近在性行为表明这些差异影响细菌由每个物种的多样性以及免疫力的基因控制。研究结果发表在2012年5月版的《公共科学图书馆•综合》。

一夫一妻制是一个相当罕见的特质在哺乳动物中,只有百分之五拥有的物种。两个相关的很少,但社会区分,物种一起生活。

这使得这两个物种的老鼠为马修MacManes有趣的科目,加州大学伯克利分校的国家卫生研究院博士后研究员。

通过一系列的分析,MacManes和莱西实验室的研究人员研究了微观上的这两个物种之间的差异和分子水平。他们发现,两只老鼠的生活方式直接影响了细菌驻留在女性生殖系统的社区。bet188真人

此外,这些差异与增强多元化选择对细菌基因与免疫有关的疾病。

细菌生活在我们的身体的每一部分,独特的生态系统。MacManes项目涉及的第一步测试细菌社区居住在两种小鼠的阴道最相关的区域对一夫一妻制和滥交的交配系统研究。bet188真人

接下来,MacManes各种DNA进行了遗传分析,揭示数以百计的不同类型的细菌存在于每一个物种。他发现,滥交的鹿鼠细菌多样性是一夫一妻制的加州老鼠的两倍。

因为许多细菌引起性传播感染(如衣原体和淋病),他利用细菌的多样性代表疾病的风险。研究结果发表在2011年10月的《自然科学》杂志上。

但这不是结束的探索。

“下一个显而易见的问题是,滥交的细菌多样性转化为一些关于老鼠免疫系统,或免疫系统功能如何?”MacManes asked.

MacManes假设选择性压力引起的一代又一代的细菌战争强化了基因组的滥交鹿老鼠对它所承载的大量细菌。

为了找到答案,他两只老鼠的免疫功能相关基因的测序物种和比较每个物种的版本的一个重要的免疫基因,MHC-DQa。某些形式的基因(等位基因)比别人更善于识别不同的病原体。如果一个人只有一个共同的等位基因,它只能识别一组有限的细菌性病原体。

相反,如果一个人有两个不同的等位基因可能识别较为多样化的细菌病原体,从而防止感染。

基于一个比较两个物种的基因型,他证实,滥交的小鼠更多样性的基因与免疫系统有关。

“滥交的老鼠,由于他们的性系统,接触更多的人,接触到更多的细菌,”MacManes说。“他们需要一个更强有力的免疫系统来抵御所有的bug,他们接触。”

结果发表在PLoS One,比赛结果对人类和其他物种交配习惯差。他们表明,社会行为的差异会导致选择压力的变化和能够在物种进化。

出于这个结果,MacManes开始从事一个项目,了解遗传学的一个更复杂的行为是否呆在家里和亲戚,或者分散到一个新的洞穴。

科学家们一直在探索基因组测序和超过十年。这一次,研究仅限于最常见的和著名的物种:人类,实验小鼠和果蝇。

但近年来,随着测序成本的下降和探索基因组信息的方法改进,研究人员已经开始分析其他不那么传统的生物。

MacManes项目是第一个研究使用下一代基因测序和高性能计算机non-model评估行为的影响基因的物种。

“这是一个领域,人们一直感兴趣,但还没有存在的工具让人们真正理解复杂的机制,“MacManes说。

下一代测序确定核苷酸的顺序在一个分子的基地的DNA双螺旋结构分解成短片段,和快速分析几千块一次。

一旦成千上万的基因片段被读出DNA测序仪,他们必须组装成一个基因组,或映射到参考基因组,相比其他基因序列是有用的。

“测序是你可以做的事情在任何分子生物学实验室,很简单,“MacManes说。“但是当你试图做一个数据的分析,您回到类似数十亿碱基对的数据。如何分析数据是真正的问题。”

作为国家科学基金会(NSF)研究生研究员,MacManes得知研究人员可以通过极端访问NSF超级计算机科学与工程发现环境(XSEDE)为他们的大学实验室分析数据集太大集群。

一旦他的序列,MacManes转向得克萨斯高级计算中心(TACC)在德克萨斯大学奥斯汀分校,一个在XSEDE和护林员的超级计算机。

“当我们第一次开始使用管理员,这对我们来说是一个突破的时刻,”他说。“我们的数据集,但我们没有办法做任何事情。管理员是在分析这些数据我们的第一个真正的机会。”

MacManes完成的排列和分析管理员需要花几年才能在几周后与他的本地资源。组织数据所以MacManes能找到的见解关于基因和行为之间的关系。

“隔离能力和比较遗传差异与社会行为有关使用先进的计算是一个迷人的新兴技术的应用,”珍妮弗Verodolin说,专门研究社会啮齿动物国家进化合成中心在达勒姆,北卡罗莱纳。“我们经常看到个人和群体社会和交配差异在同一物种。虽然生态因子都与这种变化,这些复杂的新工具将允许我们看到自然选择如何形塑行为的基因签名。”

交配系统,社会系统更广泛地说,是重要的基本进化生物学,MacManes断言。”的一种动物,它的行为方式,与谁,自然选择是重要的。这些因素可以导致免疫原以更快的速度发展,或慢的一夫一妻制的老鼠。这种联系是重要的,可能病因。”

一夫一妻制和滥交只是各种社会行为之一被认为影响基因表达。MacManes目前的研究包括分析基因表达的海马脑区tuco tuco(一种南美gopher)居住在社会群体和其他独立生活。他希望能找到区别孤独者的社会动物,这种变化在他们的行为产生什么样的影响他们的基因档案。

“现在我们有了这些新的测序技术,人们会真正感兴趣的看着这些行为背后的机制,“MacManes说。“基因如何控制我们所做的,以及我们如何表现?我们会看到爆炸在这些研究中,人们开始理解各种行为非常基本的遗传机制,我们知道。”