Een stekelbaars mannetje in felrode paarkleuren. Kristian Kankainen/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Eicellen kiezen sperma met andere immuniteitsgenen

Door slim een partner te kiezen, kunnen dieren het toekomstige succes van hun nakomelingen vergroten. Bij sommige soorten gaat dit proces zelfs nog voort na de geslachtsdaad. Onderzoekers hebben ontdekt dat bij stekelbaarzen de eicellen kiezen welke spermacellen toegelaten worden op basis van een verzameling genen die verband houden met het immuunsysteem. Ze verkiezen sperma waarvan de immuniteitsgenen niet al te zeer overlappen met de eigen genen. Aangezien gewervelden zeer gelijkaardig zijn op het vlak van hun immuniteitssysteem, nemen de onderzoekers aan dat de eicellen van andere gewervelden, misschien ook die van mensen, eveneens in staat zijn om hun bevruchting te controleren. 

Het zijn niet enkel de overduidelijke eigenschappen van een organisme, zoals de grootte, de snelheid of de kracht, die altijd beslissen of een individu zal overleven. Zonder een krachtig immuniteitssysteem, kan geen enkel dier lang overleven, en al zeker geen nageslacht voortbrengen. Aangezien de helft van de immuniteitsgenen van beide ouders in combinatie doorgegeven worden aan de nakomelingen, loont het de moeite een sekspartner te kiezen die de eigen immuniteitsgenen het best aanvult. 

Maar hoe kan een partner met het juiste immuniteitssysteem geïdentificeerd worden? Vele ongewervelden kunnen het verdedigingsmechanisme van leden van hun eigen soort ruiken, zelfs mensen kunnen dat. Aan de Universität Bern ontdekte Manfred Milinski een aantal jaar geleden dat vrouwen de reuk van mannen die hun immuniteitssysteem het beste aanvullen, aantrekkelijker vinden. Milinski werd later onderzoeker bij het Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön dat de huidige studie heeft uitgevoerd. 

In dit geval is bij de keuze een beslissende rol weggelegd voor de genen van het "Major Histocompatibility Complex" (MHC), een accumulatie - een opeenhoping - van extreem variabele immuniteitsgenen op chromosoom 6. "We hebben al een tijd geleden ontdekt hoe dat genencomplex een impact heeft op de reuk van een menselijk lichaam, en de eigen reuk van ons lichaam een identiteit geeft. Dit speelt een belangrijke rol als we een partner kiezen", zo zei Milinski in een persmededeling van het Max Planck Institut. "Met dergelijke immuniteitsgenen, die onze eigen genen complementeren, is het immuniteitssysteem van onze nakomelingen uitzonderlijk divers, en kan het een groot aantal ziekteverwekkers afweren."

Een mannetje in paarkleed (rechts bovenaan), een vrouwtje (onderaan), een onvolgroeid exemplaar (links bovenaan), en een nest met eieren. Public Domain

Het ei moet kiezen

Strikt genomen gaat deze verklaring slechts op in een geval van de twee. Alle mensen en de meeste dieren hebben twee, vaak verschillende, variëteiten van elk individueel gen. Een ei- of een spermacel krijgt slechts een van die twee genetische varianten. Sommige cellen hebben daardoor varianten van de immuniteitsgenen die beter bij elkaar passen dan andere cellen. Tijdens de bevruchting kan een eicel daardoor samensmelten met een sperma dat een MHC-variant heeft gekregen die niet zo goed bij haar past, ondanks de voorafgaande selectie van de partner en wat zeer gepaste immuniteitsgenen leken te zijn. 

Het ei, en niet het vrouwtje, moet dus zijn eigen partner kiezen, namelijk het sperma met de complementaire MHC-variante. En volgens de onderzoekers in  Plön, is dat precies wat de eicellen van stekelbaarzen doen. De onderzoekers presenteerden eicellen sperma met verschillende MHC-varianten, en observeerden welke van de mannelijke geslachtscellen succes hadden. "Onze experimenten tonen dat het sperma met de meeste kans op bevruchting, het sperma is waarvan het MHC afwijkt van dat van het ei, maar toch nog bepaalde overeenkomsten vertoont", zo zei Tobias Lenz, de leider van de onderzoeksgroep Evolutionary Immunogenomics aan het Max Planck Institut in Plön en de belangrijkste auteur van de nieuwe studie. 

Die resultaten sluiten aan bij eerdere studies, die aantoonden dat de optimale immuniteitsverdediging bereikt wordt als twee geslachtscellen samensmelten die niet te veel en ook niet te weinig verschillen in hun MHC. Te grote verschillen zijn duidelijk contraproductief: "Sperma met slechts licht verschillende MHC-varianten heeft meer kans om aanvaard te worden door de eicel dan sperma met compleet verschillende immuniteitsgenen", zo zei Lenz in de persmededeling.

Een mannetje bewaakt het nest. Bij de meeste soorten bewaakt het mannetje het nest met de eieren, en soms zelfs ook nog de pas uitgekomen visjes. Vaak zwaait hij de eieren vers water toe met hun staart. Open Cage/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.5

Mogelijk ook bij mensen

De onderzoekers weten nog niet hoe het ei de juiste spermacel uitkiest. "Onze experimenten tonen dat het selectieproces voortduurt, zelfs na de geslachtsdaad. Aangezien het onmogelijk is op basis van de reuk te voorspellen welke varianten van de immuniteitsgenen uiteindelijk succesvol zullen zijn, is de selectie door de eicel een extreem belangrijke aanvulling op de partnerkeuze. Het resultaat is dat de nakomelingen meer resistent zijn aan ziekmakers, en daardoor een evolutionair voordeel hebben", zo zei Milinski.

Bovendien kunnen de eicellen op deze manier bevruchting door het sperma van ongewenste mannetjes vermijden. Bij vissen met hun moeilijk te controleren externe  bevruchting - het vrouwtje legt de eitjes in het nest en mannetje bevrucht ze daar met zijn hom -, zijn dergelijke vrijbuiters een constant latent probleem. Aangezien de selectie van de juiste immuniteitsgenen ook in de evolutie van de mens een doorslaggevende factor was, is het echter mogelijk dat ook bij mensen de eicellen betrokken zijn bij de beslissing welk sperma de toelating krijgt hen te bevruchten. 

De studie van Lenz, Milinski en hun collega's van het Max Planck Institut is gepubliceerd in "Evolution".