Biparental immune priming in the broad-nosed pipefish (Syngnathus typhle)

Beemelmanns, Anne

All living organisms are permanently exposed to harmful parasites and pathogens. The immune system and with it sophisticated strategies arose to face challenging pathogens such as bacteria and viruses. One outstanding strategy is the transfer of immunity from mothers to offspring known as “trans-generational immune priming” (TGIP). Through the transfer of acquired immunological protection mothers can boost the immune defense of their offspring and facilitate resistance against bacteria present in the maternal environment. Commonly, TGIP is limited to females and was considered to be a maternal trait. Yet, in the sex-role reversed pipefish Syngnathus typhle fathers are closely connected to the embryos during male pregnancy over a placenta-like structure. This intimate physical connection between fathers and offspring may mechanistically facilitate additional paternal immune priming and provides an exclusive chance to study biparental investment into offspring immunity. In my thesis, I explored multi-generational biparental immune priming in the sex-role reversed pipefish S. typhle and discussed its evolutionary and ecological consequences as well as the mechanistic basis.

Alle lebenden Organismen sind permanent allgegenwärtigen infektiösen Parasiten und Pathogenen ausgesetzt. Ausgelöst durch ihre schädliche Wirkung auf die Fitness ihres Wirtes evolvierten sich mit dem Immunsystem verschiedene Abwehrmechanismen, um einen Schutz zu gewährleisten. Eine raffinierte Strategie ist die Übertragung von erworbener Immunität von Müttern auf die Nachkommen über die Plazenta oder Muttermilch, bekannt als „generationsübergreifende Immunprägung". Mit der Weitergabe von erworbenem Immunschutz können somit Mütter die Immunabwehr ihrer Nachkommen in der frühen embryonalen Entwicklung gewährleisten. Zudem ermöglicht es den Nachkommen schneller eine Resistenz gegen die in der mütterlichen Umgebung vorhandenen Krankheitserreger aufzubauen. Daher wurde bisher davon ausgegangen, dass Immunprägung nur durch das weibliche Geschlecht verwirklicht wird. Doch in dem seltenen Fall der Grasnadel Syngnathus typhle ist die Rollenverteilung der Geschlechter vertauscht. Bei dieser besonderen Fischart brüten die Männchen während einer männlichen Schwangerschaft ihre Embryonen in einer Bruttasche und sind über eine plazenta-ähnliche Struktur so eng mit ihnen verbunden, dass mechanistisch eine väterliche Immunprägung möglich wäre. In meiner Doktorarbeit habe ich die Aspekte der biparentalen Immunprägung über zwei Generationen in der Grasnadel erforscht und ihre evolutionären und ökologischen Folgen, sowie mechanistische Grundlage näher untersucht.

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Beemelmanns, Anne: Biparental immune priming in the broad-nosed pipefish (Syngnathus typhle).

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