면역 유전자 발현으로 사회적 지위가 상승 할 수있다

야생 비비에 대한 연구는 사회적 우위의 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

후지산의 북쪽. 킬리만자로 (Kilimanjaro) 과학자들은 Amboseli Baboon Project의 일환으로 40 년 동안 1,500 마리 이상의 야생 사바나 비비 (Papio cynocephalus)를 관찰 해왔다.

출처 : Paul Mannix (Baboon, 케냐 Amboseli 국립 공원) [CC BY-SA 2.0]

사회 계층 구조는 심리적 스트레스를 유발합니다. 열악한 자원으로 인해 스트레스가 면역 체계를 파괴합니다. 그것은 병원체를 막아 내고, 암 유발 돌연변이의 성장을 억제하고, 환경 적 충격에 적응할 수있는 유기체의 능력을 파괴합니다. 그래서 불평등이 증가 할 때, 최악의 상황은 정상에 사는 사람들보다 짧고, 더럽고, 더 일반적으로 비참한 삶을 살 것이라고 기대할 수 있습니다. 적어도 그것은 지금까지의 이야기였습니다. 그러나 새로운 연구는 우리가 적어도이 이야기의 일부를 거꾸로 잡았다 고 제안합니다.

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높은 사회적 지위는 생물 학자들의 듀크 (Duke) 팀에 의한 케냐의 영장류에 대한 새로운 연구에 따르면, 염증의 변화의 원인 일뿐만 아니라 원인 일 수도있다. 그러나 팀은 수컷에서만 면역 유전자 발현의 역할을 발견했으며 암컷의 사회적 지위를 설명 할 수는 없었다. 유전학만으로는 우성 순위를 사전 결정하지 못했습니다.

“우리는 전 염증성 경로에서 우성 지위의 징후를 발견했습니다. 그러나 많은 문맥 의존이있었습니다. 모든 계층 구조가 똑같은 것은 아닙니다. “Duke 대학의 생물학 및 진화론 적 인류학 부교수이자 케냐의 Amboseli Baboon 연구 프로젝트 부교수 인 Jenny Tung은 말했습니다.

과학자들은 동물계에서 가장 가까운 친척 인 야생에서 인간이 아닌 영장류를 찾아 사회 계층과 건강 간의 관계를 이해하기 시작합니다. 오늘날 가장 오래되고 성공적인 프로그램 중 하나는 케냐의 Amboseli Baboon Research Project입니다.이 프로젝트는 창립 이래 40 년 동안 약 1500 마리의 비비가 여러 세대에 걸쳐 연구되었습니다. 노력은 1963 년 필드 생물 학자 인 Jeanne과 Stuart Altmann의 젊은 부부가 사바나 비비의 자연사를 연구하기 위해 케냐와 탄자니아를 여행했을 때 시작되었습니다. 현재 프린스턴 (Princeton)에서 Jeanne Altmann은이 프로젝트를 1980 년대의 대학원생 인 Duke의 Susan C. Alberts와 공동으로 진행합니다. 이 그룹의 다른 구성원은 Duke의 Jenny Tung과 Notre Dame의 Elizabeth Archie입니다. 둘 다 Alberts의 대학원생으로 훈련되었습니다.

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그들의 자연 서식지에서 비비를 관찰 한 수십 년 동안 연구자들은 집단 사회 계급을 정확하게 정의 할 수있었습니다. Tung에 따르면, Amboseli Baboon Research Project의 연구자들은 1971 년부터 야생 사바나 비비에 대한 일일 관찰을 기록했다. 또한 Amboseli Park의 인구에 계속해서 접근하면 Tung의 팀은 장기간 알았던 비비에서 혈액 표본을 수집 할 수있게되었다 관찰. 이 연구를위한 데이터를 수집하기 위해 Tung은 대학원생 인 Amanda J. Lea (연구의 첫 번째 저자이자 현재 프린스턴 대학의 박사후 과정)와 4 년 동안 케냐를 여행했습니다.

최근의 기술 진보 덕분에 듀크 (Duke)의 Tung 연구실은 혈액 한방울에서 생물의 생물학에 대한 전례없는 통찰력을 얻을 수있었습니다. 야생 비비의 면역 체계 조절과 사회적 지위 사이의 관계 방향을 이해하기 위해 팀은 유전자형, 유전자 발현 데이터 및 61 개 비비의 다른 분자 마커를 자연 서식지에서 동일한 주제의 사회적 순위에 대한 자세한 관측 자료와 결합시켰다. Amboseli, 케냐. 그들은 면역계 규정의 변화가 다른 방향보다는 사회적 지위의 위치에 선행 할 수 있는지에 대한 질문에 답하기 시작했다. 즉, 면역 유전자 발현이 단지 지배적 인 계급을 좌우할 수 있습니까?

“근본적으로, 우리는 무언가가 상관 관계가 아닌 인과 관계에 있는지를 규명하려고 노력합니다. 이것을하기위한 고전적인 방법은 무작위 통제 디자인을 이용하는 것이지만 야생 사바나 원숭이가 면역 유전자 발현을 바꾸도록 강요 할 수는 없습니다. “라고 Tung 교수는 말했습니다.

따라서 무작위 제어 설계 대신 Tung과 그녀의 동료는 멘델의 무작위 접근법을 사용했습니다. “아마도 자연이 우리에게 무작위 배정을했을 것입니다.”라고 Tung은 설명합니다. “자연이 무작위로 대상에게 다른 면역 체계 조절 유전자를 무작위로 부여했을 수 있으며,이 유전자는 우성과 관계가 없다.”

Lea는 Mendelian 무작위 접근법이 인간 역학에 뿌리를두고 있다고 설명합니다. 예를 들어, 중성 지방과 심장병의 관계를 평가할 때, 역학자들은 다른 환자에게 무작위로 높은 수준과 낮은 수준의 중성 지방을 지정할 수 없습니다. 대신 그들은 유전형이 출생시 무작위 화된다는 사실을 이용합니다. 연구진은 고 중성 지방에 대한 위험성이있는 것으로 알려진 유전자를 기반으로 한 대상을 분류 한 후, 혈액 중성 지방 농도가 여전히 심장 질환을 예측 하는지를보다 정확하게 테스트 할 수있다. 이 접근법을 유효하게 만드는 두 가지 주요 가정은 (1) 실제로 사용 된 특정 유전자가 혈액의 중성 지방 수치를 예측한다는 것, (2) 동일한 유전자가 실제로 다른 요소와 관련이 없다는 것 심장병을 혈액 중성 지방 수준과 무관하게 만들 수있는 건강 관리. 유추를 그들의 연구로 번역하면 연구원은 유전자가 면역계의 경로를 직접 유도한다고 합리적으로 추측한다. 그들은 또한 유전형이 출생시 무작위로 할당되고 면역 유전자가 우성 순위에 의해 결정되지 않으며 면역계 기능 이외의 메커니즘을 통해 우성 순위를 야기하지 않는다고 가정합니다.

야생에서 원숭이 계급에 관한 풍부한 행동 데이터로 무장 한이 팀은이 멘델의 무작위 추출 접근법을 적용하여 면역계 규정의 변화가 사회적 지위를 이끌어 낼 수 있는지 테스트했습니다. 관찰 된 계층 구조의 다른 장소에서 61 개 원숭이의 혈액 샘플을 사용하여 팀은 유전자형을 확인하기 위해 대상 DNA를 분석하고 유전자 발현을 측정하기 위해 RNA를 시퀀싱했습니다. 그들은 그 세포 표면 수용체를 기반으로 백혈구를 분리하고 그람 음성 박테리아의 구성 요소 인 리포 폴리 사카 라이드에 노출되었을 때 반응을 연구하기 위해 실험실에서 백혈구를 성장 시켰습니다. 감염에 대한 전체 유기체의 반응을 관찰하는 대신, 그들은 알려진 항원에 노출되어 생기는 정확한 수준의 바이오 마커를 관찰했다. 실험실의 통제 된 설정은 팀이 면역 체계 규제를 수정하는 다른 잠재적 요소를 배제하고 야생에서 다른 우성 순위를 가진 피험자들에 대한 자극을 표준화 할 수있게했습니다.

전반적으로 실험 결과에 따르면, 고위 남성의 경우 2,277 개의 유전자가 있고, 낮은 수준의 남성의 경우에는 다르게 규제되었다. 연구팀은 그람 음성 박테리아 검출에 관여하는 Toll-like Receptor 4 (TLR4)와 TLR4에 의해 활성화 된 한 세트의 하류 유전자를 암호화하는 유전자가 풍부하다는 것을 발견했다. NFkB 매개 전 염증 경로. 대조적으로, 25 개의 유전자의 발현 만이 낮은 암 상태와 높은 상태의 암컷 사이에서 달랐다. 계층 구조에 따라 다른 것보다 더 낮은 순위의 남성과 높은 순위의 남성의 면역계는 실험실에서 그람 음성 박테리아의 구성 요소 인 lipopolysaccharides로 자극을 받으면 다르게 반응했습니다.

연구진은 그들이 발견 한 성별 차이를 설명하는 것은 상황 종속성과 자연 계층의 다양성이라고 믿는다. 암컷과 수컷 모두가 계층 구조를 가지고 있습니다. 그러나 Tung과 그녀의 팀은 남성이 전투 능력에 기반한 경쟁이 치열하고 역동적 인 계층 구조를 유지하고 있음을 관찰했습니다. 우세한 개코 원숭이는 지역 사회의 부하들에 의해 언제든지 도전을받을 수 있으며, 싸움의 승자는 패배 한 사람들보다 새로운 지배력을 얻습니다. 대조적으로 팀은 여성이 상대적으로 안정된 친족 기반 계층에 살고 있음을 발견했습니다.

Tung은 팀의 연구를 인간 계급에 적용하려고 할 때 예방 조치를 요구합니다. 그녀는 연구의 일차적 인 목표가 사회적으로 인한 비용과 이익을 이해하는 것이라고 설명합니다. 그녀는 사회적 역경, 사회적 지위, 사회적 통합이 동물의 진화 적 체력 형질과 어떻게 관련되어 있는지에 관심이있다. 그 주된 특징은 유전자 코드를 복제하여 자손에게 전염시키는 능력이다.

그러나 Tung은 또한 “우리 자신은 사회적 동물이며 사회 구조가 건강에 영향을 미치는 경우가 많이있다”고 인정했다.이 현상은 과학자들이 건강의 사회적 구배로 알고있다. “사회적 그라디언트가 발생하는 조건과 사회적 위계를 건강 및 질병 결과에 연결시키는 생리적 메커니즘이 무엇인지를 이해하는 것이 중요합니다.”

Tung과 그녀의 동료 연구에 따르면, 우리가 사회적 지위와 건강 사이의 연관성을 관찰하는 이유는 소위 “건강 선택”때문일 수 있습니다. 이는 특정 생리 학적 및 분자 적 메커니즘이 사회적 계층 구조를 발전시키는 능력의 차이를 유발하고 지배력을 얻으 려구.

그러나 더욱 흥미롭게도 같은 연구에 따르면 건강과 사회적 계급 간의 연관성은 문맥에 달려 있다고 경고합니다. Tung과 Lea에 따르면 미래의 연구는 계층 구조가 어떻게 생겨나는 지, 어떻게 동적인지, 경쟁 사회 계층과 겹치는 지, 종 사이에서 어떻게 유사하거나 다를지를 고려해야합니다.

팀의 논문은 생물학 연구 논문의 오픈 소스 온라인 아카이브 인 bioRxiv에 게시됩니다. 주 저자는 Amanda J. Lea이고 수석 저자는 Jenny Tung입니다. 다른 공동 저자 들로는 Elizabeth A. Archie, Susan C. Alberts, 국립 박물관 케냐의 영장류 연구소 (Universite of Kenya)의 연구원 팀이있다 : Mercy Y. Akinyi (Duke에서도), Ruth Nyakundi, Peter Mareri, 프레드 Nyundo, 토마스 카리 키.

참고 문헌

Lea AJ, Atkinyi, MY, Nyakundi, R., et al. (2018) 지배적 인 계급 관련 면역 유전자 발현은 야생 남성 비비의 광범위한 사회적 지위의 전조이며, 성별에 따라 광범위하게 나타난다. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/366021.

Amboseli Baboon 연구 프로젝트, http://amboselibaboons.nd.edu/