Evolution: Übertriebene Abwehr macht Sinn

29. Juli 2013
Teilen

Abwehrmechanismen werden oft stärker ausgebildet als es notwendig erscheint. Eine Folge können Autoimmunkrankheiten sein. Biologen veröffentlichten eine Erklärung für diese Paradoxie.

Die Publikation beruht auf einem klassischen Modell der quantitativen Genetik zur Vorhersage der Folgen von Selektion auf quantitative Merkmale. Das sind Merkmale, die kontinuierliche Variation aufweisen, wie etwa Körpergröße oder Panzerdicke. Dieses Modell, das seit langem in der Tier- und Pflanzenzucht verwendet wird, findet in modifizierter Form seit einigen Jahrzehnten auch in der Evolutionsbiologie Anwendung: Damit sagen Wissenschafter die Evolution von Merkmalen unter Selektion vorher oder rekonstruieren Evolutionsvorgänge in der Vergangenheit.

Klippe statt Glockenkurve

In vielen Fällen wird dabei eine Glockenkurve verwendet, um Selektion in der Nähe eines optimalen Merkmalzustandes zu beschreiben. In diesem Fall evolviert dann eine Population so, dass ihr Mittelwert den optimalen Merkmalszustand erreicht und die Population um diesen herum variiert. Zahlreiche Merkmale stehen aber unter asymmetrischer Selektion, d.h. Abweichungen in eine Richtung sind schädlicher als in die andere. Die Effektivität der Selektion wird oft durch eine Fitnesslandschaft dargestellt, also durch eine Kurve oder Fläche, deren Höhe die Überlebenswahrscheinlichkeit misst. Im vorliegenden Fall hat die Fitnesslandschaft dann eher das Profil einer Klippe, mit einer sehr steilen und einer flachen Flanke, anstatt einer Glockenkurve.

 Von verschiedenen Eigenschaften der Population abhängig

Für den Fall asymmetrischer Selektion entwickelte Reinhard Bürger eine mathematische Theorie, die vorhersagt, auf welcher Seite des Fitnessoptimums der Mittelwert der Population liegen wird, wenn sich ein Gleichgewicht eingestellt hat: “Unter sehr allgemeinen Bedingungen befindet sich der Mittelwert der Population auf der flacheren Flanke des Fitnessgipfels”, erklärt Reinhard Bürger. Der Grund dafür ist der folgende: Die Nachkommen von Eltern, deren Merkmal sich nahe am Gipfel der Fitnesslandschaft befindet, produzieren Nachkommen, deren Merkmal sich in etwa der Hälfte der Fälle links davon befindet, und zu Hälfte rechts. Die Nachkommen, die die “Klippe hinuntergefallen sind”, haben aber eine sehr geringe “Fitness” (Überlebenswahrscheinlichkeit). Also haben Eltern, die sich auf der flacheren Seite der Klippe befinden, im Durchschnitt mehr lebensfähige Nachkommen. So ein Zustand stellt sich dann auch tatsächlich als Gleichgewichtszustand ein. Seine genaue Position hängt von verschiedenen detaillierten genetischen und ökologischen Eigenschaften der Population ab.

Gefährlich wenn Gewebe zerstört wird

Für Merkmale, die der Abwehr dienen, ist es wichtig, dass sie dies möglichst effektiv tun, da Fressfeinde oder Pathogene eine hohe Gefahr darstellen. Oft ist die Ausbildung solcher Merkmale auch mit (z.B. energetischen) Kosten verbunden, die aber nur dann hoch werden, wenn die Ausbildung des Merkmals extrem ist. Eine überschießende Immunabwehr gefährdet erst dann ein Individuum, wenn dadurch Gewebe zerstört wird. Eine zu schwache Immunabwehr wiederum kann aber leicht tödlich enden. Das vorliegende Modell löst dieses Dilemma, indem es zeigt, dass der evolutionär optimale Zustand darin liegt, eine höhere als notwendig erscheinende Abwehr zuzulassen, selbst wenn das zu gewissen Kosten führt.

Originalpublikation:

Asymmetric selection and the evolution of extraordinary defences
Reinhard Bürger et al.; Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms3085, 2013

20 Wertungen (4.5 ø)

Die Kommentarfunktion ist nicht mehr aktiv.

2 Kommentare:

Eine zu schwache Immunabwehr gefärdet nicht nur das eigene Überleben, sondern im Falle einer Epidemie auch das der Verwandschaft. Dies verstärkt zusätzlich den Selektionsdruck, eher eine überschießende Immunabwehr in Kauf zu nehmen. Von einer durch Epidemien ausgerotteten Population stammt keiner mehr ab.

#2 |
  0
Dr. med. Thomas Täuber
Dr. med. Thomas Täuber

Tolles Bild, sehr interessanter Beitrag.

Ute Täuber, Frau von Dr.Thomas Täuber

#1 |
  0


Copyright © 2017 DocCheck Medical Services GmbH
Sprache:
DocCheck folgen: