Den store flugt: Fugle flyver fra sygdom
Nyt studie afslører, hvordan fugle undviger sygdom ved at migrere og kolonisere nye områder.
fugle evolution migration diversitet immunsystem udvikling patogener sygdomsfremkaldende Afrika Europa ynglepladser overvintre koloniserer bakterier antigener slægtskabsforhold genealogi residenter migranter MHC-gen

Nogle fugle lever hele året i det samme område (residenter), som eksempelvis grønirisk. Andre fugle trækker sydpå fra ynglepladserne i Europa til Afrika, hvor de overvintrer (migranter). (Foto: Thomas Alerstam)

Visse dyr migrerer, og nogle gange er dyrevandringerne helt og aldeles episke.

Trækfugle bevæger sig med jævne mellemrum fra troperne til de tempererede egne. Hvis du eller jeg skulle gøre det samme, ville denne bedrift kræve en større farmaceutisk behandling for at beskytte mod sygdom.

Afro-palæarktiske trækfugle flyver mange tusinde kilometer to gange om året mellem tropisk Afrika, hvor de overvintrer, og ynglepladserne i Europa.

Nogle gange er der tale om mere permanente flytninger, eksempelvis når en art koloniserer en ny region.

Når fuglene migrerer eller koloniserer et nyt område, bliver de eksponeret for helt nye patogene organismer – altså sygdomsfremkaldende bakterier og vira.

Overraskende fund

Historien kort
  • Vi viser, at 'ud-af-Afrika'-hypotesen også gælder for vores sangfugle her i Europa.
  • Fugle undviger nemlig sygdomsfremkaldende patogener ved at yngle i Europa.
  • Forskningen åbner op for bedre forståelse af biodiversitetsmønstre og menneskets immunsystem.

Men hvilken effekt har fuglenes imponerende rejser på deres immunsystem?

I vores nye studie satte vi os for at kortlægge afrikanske og europæiske sangfugles oprindelse samt afdække, hvordan fuglenes immunsystem udviklede sig, i takt med at fuglene koloniserede nye områder og begyndte at migrere.

Vores fund er overraskende: Både trækkende sangfugle og de europæiske sangfugle stammer fra Afrika.

Denne migration fra Afrika og kolonisering af Europa har forandret fuglenes immunsystem på en måde, der indikerer, at de ikke længere behøver at bekymre sig om afrikanske patogener.

Europæiske fugle kom fra Afrika

Forskerne har længe diskuteret i hvilken retning koloniseringsruterne mellem Europa og Afrika fandt sted: Kom de europæiske fugle fra Afrika, eller kom de afrikanske fugle fra Europa?

For at finde svaret rekonstruerede vi udbredelsen af mere end 1.300 europæiske og afrikanske sangfuglearter over de forløbne 45 millioner år på baggrund af, hvor de lever nu og deres slægtskabsforhold – kort sagt deres genealogi.

De fugle, som vi granskede, kan inddeles i to hovedgrupper:

  • Residenter: Arter, der lever hele året i enten Afrika eller Europa. 
  • Migranter: Arter, som overvintrer i Afrika, og som migrerer for at yngle i Europa.

Vi fandt, at europæiske residerende sangfugle har afrikanske forfædre, hvilket indikerer, at koloniseringen fandt sted 'ud af Afrika' og til Europa.

Trækfuglearterne har også afrikanske aner, hvilket indikerer, at migrationen udviklede sig i takt med, at afrikanske arter rykkede deres yngleområder til Europa.

fugle evolution migration diversitet immunsystem udvikling patogener sygdomsfremkaldende Afrika Europa ynglepladser overvintre koloniserer bakterier antigener slægtskabsforhold genealogi residenter migranter MHC-gen

Gensekventering – Emily O’Connor kortlagde 32 sangfuglearters immunitetsgener. (Foto: Aron Hejdstrom)

Immunitet: Brug den, eller den går tabt

Fordi både resident-sangfuglearterne og migrant-sangfuglearterne bevægede sig ud af Afrika, rykkede de fra områder med høj koncentration af patogener til områder med lav koncentration af patogener, da der er flere patogener i områder nær ækvator.

For at afdække hvilken effekt den mindskede risiko for patogener havde på arternes immunsystem, granskede vi den genetiske profil af nogle repræsentative arter.

Vi fokuserede på antigener; de såkaldte MHC-gener (Major Histocompatibility Complex, MHC), der specifikt kan stimulere kroppens immunsystem, og som kan genkende patogener.

Antigenerne er med til at organisere en succesfuld immunrespons, hvis vi støder på skadelige patogener.

Jo mere mangfoldige et individs MHC-gener er, desto flere patogener genkender de.

Evolution har givet passende immunsystem

Vi sammenlignede residente europæiske fugle (der migrerede fra Afrika og koloniserede Europa) med residente afrikanske fugle for at se, om der var forskel på diversiteten i MHC-generne. 

Som forventet fandt vi mindre mangfoldighed i antigenerne blandt arter, der havde forladt Afrika.

Med andre ord har evolutionen sørget for, at arterne kun har det nødvendige immunsystem. Immunsystemets kompleksitet mindskes, hvis fuglene migrerer til områder med færre patogener.

Én af årsagerne er muligvis, at et unødvendigt komplekst immunsystem er en evolutionær ulempe, fordi det øger risikoen for fejldirigerede immunreaktioner – eksempelvis autoimmune sygdomme.

Hyppigt flyvende = færre patogener

Men hvad med trækfuglede?  Det er et interessant spørgsmål. 

De yngler i Europa, men tilbringer størstedelen af året i det patogen-plagede Afrika, så fuglene skal kunne håndtere både patogenerne i Afrika og i Europa.

Derfor forventede vi, at trækfuglene har de mest mangfoldige antigen-sæt ud af alle de arter, som vi undersøgte.

Det var bare ikke tilfældet. Migranternes MHC-diversitet ligner de europæiske arters.

Det vil sige, at migranternes antigener faktisk er mindre mangfoldige end blandt de fuglearter, der lever i Afrika året rundt.

Fuglene flyver fra sygdom

Så hvad er det, der sker?

Som tidligere nævnt forlader trækfuglene Afrika for at yngle. Det lader til, at de flygter fra patogener.

Det viser, at ynglesæsonen er særlig afgørende for udviklingen af disse fugles immunsystem.

Det er der to mulige årsager til:

  • Måske er de særlig sårbare over for patogener, når de yngler, fordi de bruger ressourcerne til forplantning.
  • Måske er det på dette tidspunkt (som fugleunger), at de for første gang støder på mange forskellige patogener, hvilket betyder, at det er en afgørende fase for immunsystemet.

Uanset hvad lader det til at reducere antallet af patogener markant, at ynglepladserne ligger i Europa og ikke i Afrika.

fugle evolution migration diversitet immunsystem udvikling patogener sygdomsfremkaldende Afrika Europa ynglepladser overvintre koloniserer bakterier antigener slægtskabsforhold genealogi residenter migranter MHC-gen

Rødstjert (Phoenicurus phoenicurus) yngler i Europa, men tilbringer vinteren i subsaharisk Afrika. (Foto: Thomas Alerstam)

Indsigt i hvirveldyrenes immunitet

Resultaterne af vores studie viser, at eksponering over for færre patogener kan føre til evolutionære ændringer i form af et mindre komplekst immunsystem.

Det har betydning, fordi der er sammenfald mellem alle hvirveldyrs immunsystemer – heriblandt fuglenes og menneskenes.

ForskerZonen

Denne artikel er en del af ForskerZonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.

Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.

ForskerZonen er støttet af Lundbeckfonden.

Med andre ord: Jo mere vi ved om de faktorer, der overordnet er med til at forme hvirveldyrernes immunsystemer, desto mere forstår vi vores eget immunsystem og de biodiversitetsmønstre, som vi observerer rundt omkring i verden i dag.

Udviklet sig i den modsatte retning?

Hvad kan fuglene ellers fortælle os om immunsystemernes evolution?

Man mener, at sangfugle i den nye verden (Amerika) koloniserede neotroperne fra nord (de tropiske områder i Mellem- og Sydamerika).

Det er helt modsat, hvad vi har observeret i Afrika og Europa. Det lader nemlig til, at disse fugle migrerede til områder med flere – ikke færre – patogener.

Det bliver spændende at se, om det har resulteret i, at fuglenes immunsystemmønstre har udviklet sig i den modsatte retning, så fuglene i Nordamerika har et mere komplekst immunsystem end fuglene i troperne.

Det er det næste spørgsmål, vi vil forsøge at afklare, og det bliver uden tvivl et forskningsfelt i fremtiden.

Læs denne artikel på engelsk på vores internationale søstersite ScienceNordic.com. Denne artikel er også publiceret på The Conversation. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.

Ugens Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.




Det sker

26/09 kl. 19:00
Oplægsholder
Adresse
Chr. Hansen Auditoriet på Center for Sundhed og Samfund, Bartholinsgade 4A, 1356 København K
I samarbejde med