Jan Klein (18 de enero de 1936 - 7 de mayo de 2023) fue un inmunólogo checo-estadounidense.
Jan Klein fue un inmunólogo checo-estadounidense, mejor conocido por su trabajo sobre el complejo mayor de histocompatibilidad ( CMH ). Nació en 1936 en Stemplovec, Opava, República Checa. Se graduó de la Universidad Charles de Praga, en 1955, y recibió su maestría (magna cum laude) en botánica de la misma escuela en 1958. Fue profesor en la Escuela Secundaria Neruda de Praga de 1958 a 1961. Recibió su doctorado en genética de la Academia Checoslovaca de Ciencias [1] en 1965, y se trasladó a la Universidad de Stanford como becario postdoctoral el mismo año. Se convirtió en profesor asistente en 1969 y profesor asociado en 1973 en la Universidad de Michigan . En 1975 asumió el cargo de profesor en la Facultad de Medicina de la Universidad de Texas Southwestern. Desde 1977 hasta su jubilación en 2004, fue director del Max-Planck-Institut für Biologie [2] en Tübingen, Alemania. Desde 2004 hasta su muerte en 2023, fue profesor visitante de ciencias Frances R. y Helen M. Pentz y profesor adjunto de biología en la Universidad Estatal de Pensilvania .
La producción científica de Klein abarca 600 publicaciones en revistas científicas y una docena de libros, de los que fue autor o editor. Abarca tres disciplinas principales: genética , inmunología y biología evolutiva , así como una disciplina de interfaz: inmunogenética . Su principal foco de investigación fue el complejo mayor de histocompatibilidad ( MHC o Mhc ), que comprende una serie de genes que desempeñan un papel crítico en el inicio de la respuesta inmune adaptativa (AIS), ejemplificada por la producción de anticuerpos específicos para diferentes patógenos .
En sus libros de texto y otros escritos, Klein introdujo un nuevo concepto de inmunología , en el que concibió la disciplina como una rama de las ciencias biológicas, en lugar de como una estrecha provincia de estudios médicos, como se había representado tradicionalmente. Definió la inmunología como la ciencia de la discriminación de lo propio y lo ajeno, preocupada no sólo por la especie humana y sus modelos animales (ratón, conejo y otros), sino por todos los organismos; y no sólo por cuestiones de salud humana, sino por las funciones fisiológicas normales, ejecutadas con sistemas corporales especializados. Fue el primero en incluir en un libro de texto de inmunología secciones que enfatizaban la importancia del llamado sistema inmunológico no adaptativo (NAIS; él prefería llamarlo no anticipatorio). También le dio a la inmunología una estructura interna lógica. En lugar de organizar sus libros de texto en secciones como inmunoquímica , inmunobiología , inmunogenética , inmunopatología , etc., como era habitual entonces (es decir, según las interfaces de la inmunología con otras disciplinas y dejando muy poco para la inmunología en sí), la presentó como una ciencia autónoma . La organizó como una ciencia que opera con órganos , células, genes , moléculas, mecanismos, fenotipos y funciones especializados .
En su trabajo experimental, sus 25 años como director de la División de Inmunogenética del Instituto Max Planck de Biología, y casi el mismo período de tiempo al frente de la revista Immunogenetics, Klein se esforzó por redefinir la disciplina de la inmunogenética . La inmunogenética surgió en la década de 1930 como el estudio de los genes que controlan los antígenos (como los de los diversos sistemas de grupos sanguíneos ) detectados por anticuerpos . Esta era una delineación muy artificial de una disciplina, basada esencialmente en un método, más que en un contenido interno. En la concepción de Klein, la inmunogenética debía tratar lo que la inmunología y la genética tienen en común: un conjunto de genes que controlan y efectúan respuestas inmunes de cualquier tipo.
En el sistema inmunitario adaptativo , los tres conjuntos de genes más importantes son los que codifican las proteínas Mhc , receptor de células T (Tcr) y receptor de células B (Bcr, los anticuerpos ). Klein contribuyó al estudio de los tres sistemas, pero su principal interés era el sistema Mhc . Desarrolló el concepto moderno de Mhc , que consta de dos tipos principales de genes, para los que acuñó las designaciones de genes de clase I y clase II. Los genes de clase I se descubrieron en 1936 (el año en que nació Jan Klein) como codificadores de antígenos de grupos sanguíneos (glóbulos rojos) , que, sin embargo, también eran responsables del rechazo de injertos incompatibles. Klein, con su compañera de trabajo Vera Hauptfeld y su esposa Dagmar Klein, fueron los primeros en describir el producto de los genes de clase II e identificarlos como las moléculas que controlan el nivel de anticuerpos sintetizados en respuesta a antígenos extraños . Anteriormente, Hugh O. McDevitt y sus colaboradores mapearon un locus de respuesta inmune-1 ( Ir-1 ) que influye en el nivel de producción de anticuerpos contra el polipéptido sintético (T,G)-L—A en el Mhc . Klein y sus colaboradores, al encontrar que su locus era inseparable del locus Ir-1 postulado , concluyeron que los antígenos de clase II que demostraron en las superficies de los linfocitos eran el producto del locus Ir-1 . Estudios posteriores confirmaron esta interpretación. El mapeo genético de los loci que controlan los antígenos de clase I y clase II del ratón mostró que eran parte de un grupo, que Klein mapeó en el cromosoma 17 y para el cual defendió el nombre de locus principal de histocompatibilidad, Mhc . El nombre se refería al hecho de que los genes eran parte de un conjunto que controlaba la compatibilidad tisular y en este conjunto un grupo tenía el efecto más fuerte (principal). George D. Snell denominó a los genes de compatibilidad tisular histocompatibilidad 1, 2, 3, etc., en el orden de descubrimiento, y dado que los genes H2 resultaron ser los más fuertes del conjunto, se convirtieron en los primeros Mhc conocidos. Todos los demás genes de histocompatibilidad pasaron a llamarse menores .
Inicialmente, el mapeo genético de los antígenos de clase I del ratón sugirió la existencia de múltiples loci de clase I en el complejo H2 . Sin embargo, pronto las inconsistencias en la asignación de ciertos antígenos a los loci indicaron que algo no iba bien con los mapas H2 , tal como se dibujaban entonces. Klein y Donald C. Shreffler resolvieron el problema al demostrar que un antígeno dado podía estar presente en moléculas controladas por diferentes loci . Teniendo en cuenta este hallazgo, pudieron reducir el número de loci de clase I a dos, H2K y H2D . Este "modelo de dos loci" jugó un papel importante en las interpretaciones posteriores del Mhc . El modelo también era consistente con los resultados del trabajo de doctorado anterior de Klein, en el que descubrió que la selección inmune para una pérdida de ciertos antígenos H2 en las células somáticas estaba acompañada por la pérdida de algunos pero no otros antígenos no seleccionados. En este sentido, los antígenos se dividían en dos grupos como si fueran transportados por dos moléculas diferentes. El descubrimiento de los genes de clase II se había ajustado al modelo mediante la demostración de que se localizaban entre H2K y H2D . Shreffler también demostró la existencia de otro locus que se localizaba entre los dos loci de clase I. Codificaba lo que él llamó la proteína "serológica sérica" o Ss, presente en forma soluble en la fase del fluido sanguíneo , en contraste con los antígenos de clase I y clase II, que se expresaban en las superficies celulares. En esa etapa, el complejo H2 podía dividirse en cuatro regiones: clase I ( H2K )... Clase II ( Ir-1 )... Ss ... Clase I ( H2D ).
Estos desarrollos alertaron a los inmunólogos por un lado y a los biólogos de trasplantes por el otro sobre la importancia potencial del Mhc para sus respectivas disciplinas. La consecuencia fue una proliferación de informes que describían la asociación de una variedad de fenómenos con el complejo. Las asociaciones se demostraron probando las respuestas de cepas congénicas que difieren en el complejo H2 y mapeando los genes que controlan las respuestas dentro del complejo H2 con la ayuda de cepas que llevan haplotipos H2 derivados por recombinaciones intra- H2 . Estas cepas fueron desarrolladas por George D. Snell, Jack H. Stimpfling, Donald C. Shreffler y Jan Klein. Los fenómenos incluyeron el control de la respuesta de anticuerpos a una variedad de antígenos , tanto naturales como sintéticos; supresión de la respuesta inmune por células supresoras especiales o factores solubles; proliferación de linfocitos en un cultivo in vitro desafiado con células estimulantes incompatibles con H2 (la llamada reacción de linfocitos mixtos, MLR); muerte de células diana incompatibles con H2 por linfocitos sensibilizados (linfocitotoxicidad mediada por células, LMC); respuesta de la célula inmunitaria trasplantada contra los tejidos del huésped (reacción de injerto contra huésped, GVHR); rechazo de injertos incompatibles con H2 (piel, corazón, médula ósea, etc.) por los receptores; y otros. Todos estos fenómenos parecían estar controlados por diferentes loci dentro del Mhc . Como resultado, el complejo H2 parecía expandirse mediante la adición de nuevos loci (regiones). El grupo de Klein, sin embargo, desafió esta interpretación y en una serie de estudios cuidadosamente controlados demostró que los nuevos loci eran en realidad espejismos generados por varias formas de interacción que involucraban a los loci establecidos de clase I y clase II. De esta manera, Klein contrajo el complejo H2 de nuevo a la versión establecida por los métodos serológicos y propuso la opinión de que las diversas respuestas (MLR, LMC, etc.) estaban controladas por los loci de clase I y clase II, en lugar de por loci separados. Más tarde, se volvieron a mapear otros loci dentro del complejo H2 y no eran fantasmas. Eran reales pero, como Klein argumentó, no estaban relacionados con los loci de clase I y clase II y terminaron en la región por casualidad . Sin embargo, la opinión general fue que representaban la región de clase III del complejo H2. Mhc , que estaban funcionalmente relacionados con el Mhc al estar involucrados en la respuesta inmune, y que el complejo funcionaba como unsupergen inmune . El primero de estos loci de clase III fue el locus Ss , que más tarde se identificó como codificador del componente 4 del complemento . La proteína C4 estaba efectivamente involucrada en la inmunidad al ser una de una serie de moléculas proteicas que se unen a un anticuerpo unido a la célula para perforarlo y así matarlo. Pero nadie podía encontrar una razón por la que tenía que estar vinculada a los genes de clase I o clase IIpara funcionar correctamente. Argumentos similares podrían aplicarse a los otros genes de clase III. Más tarde, la opinión de Klein recibió un fuerte apoyo cuando su grupo descubrió que en los peces, que comprenden más de la mitad de los vertebrados con mandíbulas , ni siquiera los genes de clase I y clase II estaban en un solo grupo y los genes de clase III estaban dispersos por todo el genoma . En última instancia, el concepto moderno prevaleció contra las tendencias a hacer que el Mhc fuera innecesariamente no parsimonioso .
El control de la respuesta de anticuerpos por el Mhc planteó muchas preguntas. La que encabezaba la agenda de los inmunólogos era: ¿por qué algunos individuos portadores de un determinado haplotipo H2 respondían con fuerza a un antígeno determinado , mientras que otros, portadores de otro haplotipo determinado, respondían con fuerza o no respondían? El fenómeno se podía reproducir in vitro mediante la exposición al antígeno . Los linfocitos aislados de los que respondían con fuerza proliferaban en un grado mucho mayor que los aislados de los que respondían con fuerza. El ensayo requería, además de los linfocitos (T) derivados del timo , también " macrófagos " o células presentadoras de antígenos (APC) del mismo individuo. En este contexto, la pregunta se reducía a: ¿son los linfocitos T o las APC los responsables de la diferencia en la capacidad de respuesta? Muchos inmunólogos se inclinaron a culpar a las APC, pero el grupo de Klein-Nagy, en una serie de elegantes experimentos, refutó esta hipótesis y explicó por qué los linfocitos T que portan diferentes haplotipos de Mhc podrían diferir en su respuesta a antígenos específicos . Los receptores de los linfocitos T reconocen un antígeno en asociación con sus propias moléculas de Mhc . Las diferentes especificidades de los Tcr nacidos por las células T individuales se generan por un mecanismo especial durante el desarrollo de los linfocitos a partir de células precursoras en el timo . La generación es completamente aleatoria , de modo que surgen receptores contra todos los antígenos posibles , incluidos los del individuo en el que tiene lugar la diferenciación (las moléculas propias). Las células con receptores para moléculas propias deben eliminarse para evitar una reacción inmune contra los componentes propios del individuo. Sin embargo, los Tcr eliminados podrían haber tenido por casualidad la capacidad de reconocer ciertos antígenos extraños (no propios) en asociación con las moléculas Mhc propias del no respondedor . El repertorio de células T tiene, por tanto, "puntos ciegos" que hacen que el individuo no responda sólo a sí mismo sino también a ciertos antígenos extraños .
La tipificación de cepas endogámicas sugirió que el Mhc podría manifestar una variabilidad inusualmente alta (polimorfismo). Sin embargo, las cepas endogámicas no eran adecuadas para determinar el polimorfismo, porque evaluarlo requería medir frecuencias genéticas en poblaciones. Existían todo tipo de problemas asociados con tal esfuerzo, la mayoría de los cuales, sin embargo, podrían aliviarse transfiriendo una muestra de haplotipos H2 de ratones salvajes a un fondo endogámico (C57BL/10 o B10) y produciendo así un conjunto de líneas B10.W congénicas. Estas líneas demostraron ser esenciales para la caracterización completa de los nuevos haplotipos; para la identificación de recombinantes intra- H2 naturales ; y para su uso como una herramienta para mapear los rasgos asociados a H2 . Usando una variedad de métodos, Klein y sus colegas pudieron caracterizar el polimorfismo H2 en poblaciones de ratones salvajes de diferentes partes del mundo. Los estudios revelaron que el polimorfismo era realmente asombroso, tanto en el número de alelos como en el de haplotipos (un haplotipo es una combinación particular de alelos que porta un segmento cromosómico particular) que se presentaban en frecuencias apreciables en las poblaciones. Se encontraron excepciones al alto polimorfismo sólo en ciertas poblaciones insulares y en poblaciones que habían pasado recientemente por una fase de cuello de botella. El polimorfismo H2 , en combinación con otros marcadores, podría entonces utilizarse para caracterizar una población. La tipificación H2 de la población mundial de ratones salvajes reveló que estaba fragmentada en un gran número de pequeñas subpoblaciones (demes), que diferían en la presencia y frecuencias de alelos en los loci individuales. El injerto de piel y otros métodos indicaron endogamia dentro de los demes, pero el hecho de compartir ciertos alelos entre los demes sugería un flujo genético continuo entre ellos.
Estos hallazgos fueron respaldados por análisis de otros marcadores, principalmente polimorfismos cromosómicos y haplotipos t . El cariotipo del ratón doméstico normalmente consta de 40 cromosomas telocéntricos, pero en ciertas regiones de Europa, se pueden encontrar ratones con cariotipos que contienen menos de 40 cromosomas. La reducción en el número de cromosomas se debe a la fusión céntrica (translocación robertsoniana) de dos telocéntricos en un solo metacéntrico. El grupo de Klein encontró poblaciones con cromosomas metacéntricos en diferentes regiones de Europa, pero concentró su esfuerzo en el sistema de metacéntricos en el sur de Alemania. Un estudio en profundidad de estas poblaciones reveló una subdivisión en subpoblaciones, que se correlacionó con lo establecido por los estudios del polimorfismo H2 .
Un haplotipo t es una designación para una región cromosómica adyacente o que abarca el complejo H2 . Tres características caracterizan la región t : supresión de la recombinación en toda la longitud de un haplotipo t completo ; distorsión de la segregación ( los machos t /+ transmiten el cromosoma t a más del 90 por ciento de su progenie); y presencia frecuente de genes letales homocigotos. Los estudios combinados t y H2 del grupo Klein en ratones salvajes de todo el mundo condujeron a la identificación y caracterización de varios haplotipos t nuevos. Su caracterización demostró que todos los haplotipos se derivaron de un solo haplotipo ancestral; que el haplotipo ancestral se originó en el Mus domesticus de Europa occidental ; que surgió recientemente; y que a partir de M. domesticus un solo haplotipo t introgresó en el M. musculus de Europa oriental , donde luego experimentó una diversificación limitada.
Los diccionarios definen el polimorfismo genético como la presencia, en frecuencias apreciables, de dos o más alelos en un locus de una especie. Por lo tanto, se esperaba que el polimorfismo H2 hubiera surgido por una tasa de mutación (evolutiva) inusualmente alta en el ratón doméstico después de su divergencia de su pariente más cercano. Sin embargo, no había ninguna indicación de que este fuera el caso. Por el contrario, Klein y sus colaboradores encontraron, mediante los métodos disponibles en ese momento, alelos indistinguibles en las dos especies europeas de ratón doméstico, Mus domesticus y M. musculus , que divergieron entre sí hace unos 1-2 millones de años. De manera similar, en las poblaciones de M. domesticus , cuyos tiempos de divergencia podían fecharse, no encontraron nuevas variantes. El grupo de Klein tampoco pudo encontrar nuevas variantes de Mhc (HLA) en poblaciones humanas aisladas, como las de los indios sudamericanos y las poblaciones indígenas de Siberia. Estas y otras observaciones llevaron a Klein a la formulación de la hipótesis del polimorfismo transespecie (TSP), que postula que la divergencia de alelos Mhc similares es anterior a la divergencia de las especies en las que se producen. La detección original del polimorfismo transespecie se basó en la identificación serológica (basada en anticuerpos) de moléculas antigénicas. Más tarde, sin embargo, la identidad de los alelos en diferentes especies pudo confirmarse mediante el análisis de mapeo de péptidos de las proteínas antigénicas. En última instancia, la secuenciación de ADN no solo confirmó los resultados obtenidos con los métodos anteriores, sino que también introdujo una nueva dimensión en los estudios de TSP. Las pruebas revelaron que especies estrechamente relacionadas, como M. domesticus y M. musculus , las numerosas especies de peces haplochrominos en lagos y ríos de África oriental o los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos, compartían muchos alelos no solo en el Mhc , sino también en algunos de los loci no Mhc . En especies más distantes entre sí, como el ser humano y el chimpancé o el ratón doméstico y la rata noruega, ya no se podía demostrar que compartían alelos idénticos, pero sí que había claras evidencias de alelos relacionados compartidos. Este hallazgo condujo al concepto de linajes alélicos , en el que los miembros de un linaje determinado en una especie eran más similares a los miembros del mismo linaje en otra especie que a otros alelos en cualquiera de las dos especies. Desde entonces, se ha documentado la TSP de Mhc y otros loci en muchas especies y se han encontrado aplicaciones para una variedad de cuestiones en biología evolutiva.
La esencia del concepto TSP es que un cierto número de alelos en un locus debe pasar por la fase de especiación desde la especie ancestral a la descendiente para asegurar la retención del polimorfismo ancestral en la nueva especie. Si se conoce este número, se puede estimar el tamaño de la población fundadora de la especie emergente. El TSP, por tanto, proporciona una ventana a la fase de la evolución, que de otro modo sería poco accesible. El grupo de Klein utilizó el concepto TSP para estimar el tamaño de la población fundadora de varias especies. Para la especie humana, el tamaño estimado a partir del polimorfismo HLA fue de 10.000 individuos reproductores. Se tuvieron que postular poblaciones fundadoras igualmente grandes para los dos linajes de los que habían divergido la mayoría de los cientos de especies que habitan el lago Victoria en África Oriental. E incluso para los pinzones de Darwin, que se cree que surgieron de una sola pareja de fundadores, Vincek y sus colegas llegaron a la conclusión de que la bandada fundadora tenía al menos 30 cabezas.
Estos estudios se convirtieron en el puente de Klein hacia la biología evolutiva. Cruzó este puente en una serie de investigaciones sobre la naturaleza del proceso de especiación en los pinzones de Darwin y en los peces haplochrominos del este de África. Con Akie Sato y colaboradores, proporcionaron evidencia molecular de que las 14 especies actuales de pinzones de Darwin en las Islas Galápagos y la especie en la Isla del Coco se derivaron todas de una sola especie ancestral que llegó a las islas hace unos 5 millones de años. Identificaron las especies ancestrales como relacionadas con Tiaris obscura , una especie que ahora habita Ecuador y otras partes del continente sudamericano. Usando marcadores de ADN pudieron determinar relaciones filogenéticas entre los pinzones de Darwin actuales, excepto para el grupo de pinzones terrestres. En este último, las especies morfológicamente poco distinguibles eran indistinguibles a nivel molecular. Este resultado podría significar que las especies divergieron recientemente y que los polimorfismos de sus genomas no han tenido tiempo suficiente para ordenarse entre las especies, o que las especies continúan intercambiando genes.
Los haplochrominos son uno de los dos grupos principales de peces cíclidos en África Oriental; el otro grupo son los peces tilapia. Klein y sus colaboradores estudiaron ambos grupos y, utilizando una variedad de marcadores moleculares, contribuyeron a la resolución de sus relaciones filogenéticas. Luego se centraron en los haplochrominos de los lagos, grandes y pequeños, y de los ríos. Los estudios revelaron un grado de parentesco entre los diversos grupos que se correlacionaba aproximadamente con su distribución geográfica. Sin embargo, el foco principal del grupo de Klein fue el lago Victoria. El lago es el más joven de todos los grandes lagos de África Oriental; su último relleno después de una desecación data de hace 14.600 años. El lago está habitado por más de 200 especies de haplochrominos distinguibles morfológicamente y conductualmente. Contrariamente a afirmaciones anteriores, el grupo de Klein demostró que las especies no son monofiléticas y de ninguna manera están empobrecidas en su polimorfismo genético. Los haplochrominos pertenecen al menos a dos linajes que se separaron hace 41.500 años, presumiblemente fuera del lago. Los linajes divergieron de los haplochrominos que habitaban lagos más pequeños al oeste del lago Victoria hace más de 80.000 años. Como en el caso de los pinzones terrestres de las Islas Galápagos, las especies haplochrominas del lago Victoria no se pueden distinguir por ninguno de los marcadores moleculares que el grupo de Klein utilizó en sus estudios. Todos los métodos de genética de poblaciones utilizados para calcular las distancias genéticas no mostraron diferencias significativas entre especies y entre poblaciones de la misma especie. En este caso, sin embargo, el grupo de Klein pudo descartar un tiempo de separación insuficiente como explicación de los datos y argumentar que la explicación radica en la continuación de un flujo genético entre las especies incipientes. Argumentan además que la especiación es un proceso prolongado durante el cual las especies emergentes divergen en unos pocos genes responsables de las diferencias fenotípicas, pero continúan intercambiando genes hasta que la aparición de una barrera reproductiva detiene el proceso. Además, sostienen que, debido a este fenómeno, muchas filogenias de las llamadas radiaciones adaptativas permanecerán sin resolver. Uno de estos casos es la radiación que dio origen a los tetrápodos en la evolución de los vertebrados con mandíbulas. En este caso, el grupo de Klein ha demostrado que aumentar el número de genes en la base de datos de entrada no mejora el poder de resolución de los árboles filogenéticos de salida.
Tres suposiciones críticas sustentan el estudio de la evolución de Mhc : primero, el Mhc está ausente en todos los no vertebrados. Segundo, los vertebrados sin mandíbula (Agnatha) son monofiléticos y son un grupo hermano de los vertebrados con mandíbula (Gnathostoma). Y tercero, los vertebrados sin mandíbula carecen del Mhc , que está presente en todos los vertebrados con mandíbula. El grupo de Klein contribuyó significativamente a la aceptación general actual de estas suposiciones. La ausencia del Mhc en los no vertebrados se hizo evidente cuando el escrutinio de los genomas de los no vertebrados no logró identificar homólogos de los genes Mhc . El grupo de Klein brindó un fuerte apoyo a la monofilia agnatana mediante la clonación, secuenciación y análisis de largos tramos de ADN de las especies representativas de agnatanos y gnatóstomos. Y aislaron, en colaboración con el grupo de Max Cooper, células similares a linfocitos, clonaron, secuenciaron y analizaron genes expresados en estas células, y no encontraron evidencia de homólogos del gen Mhc expresado. Sin embargo, encontraron evidencia de una evolución gradual del sistema inmune adaptativo. Pudieron demostrar la presencia en vertebrados sin mandíbula de varios componentes y vías auxiliares, que el AIS cooptó cuando los tres receptores centrales (Mhc, Tcr y Bcr) emergieron en los vertebrados con mandíbula. También aportaron evidencia de la omnipresencia de genes Mhc en vertebrados con mandíbula al identificar dichos genes en una amplia gama de especies de peces óseos [pez cebra ( Danio rerio ), cíclido Aulonocara hansbaenschi , tilapia ( Oreochromis niloticus ), carpa ( Cyprinus carpio ), guppy ( Poecilia reticulata ), espinoso de tres espinas ( Gasterosteus aculeatus ), espada (Xiphophorus)]; a través del celacanto ( Latimeria chalumnae ), pez pulmonado africano ( Protopterus aethiopicus ); aves [pinzón de Bengala ( Lonchura striata ), pinzones de Darwin y sus parientes sudamericanos]; hasta mamíferos metaterios [ualabí de cuello rojo ( Macropus rufogriseus ) y mamíferos euterios [roedores como la rata topo ( Spalax ehrenbergi )] y una variedad de primates, incluidos prosimios, monos del Nuevo Mundo (NWM, Platyrrhini), monos del Viejo Mundo (OWM, Catarrhini) y simios]. En varias de estas especies, también elaboraron la organización de los Mhcs, más notablemente en el pez cebra.
En cuanto a la evolución de los genes Mhc , el grupo de Klein contribuyó significativamente a la descripción de su esquema general. En colaboración con Yoko Satta y Naoyuki Takahata, desarrollaron un método para estimar las tasas evolutivas de los genes Mhc y demostraron que la tasa era cercana a la tasa promedio de la mayoría de los genes no Mhc , y proporcionaron evidencia de que los genes Mhc están sujetos a selección equilibradora. También proporcionaron evidencia de que la selección conduce a la aparición independiente y repetida de motivos de secuencia corta similares o idénticos por evolución convergente. El propio Klein ha defendido durante mucho tiempo la opinión de que este mecanismo y mecanismos similares a él, en lugar de la "conversión génica" generalmente favorecida, explicaban el origen de los motivos.
El grupo de Klein demostró que, durante su evolución, el Mhc sufre repetidas rondas de expansión y contracción mediante duplicaciones y deleciones de genes, en la terminología de Klein, un modo de evolución en acordeón . Así, por ejemplo, demostraron que en cada uno de los tres linajes principales de primates (los prosimios, los NWM y los OWM) la evolución de algunas de las familias de genes de clase II comenzó de nuevo después de una contracción a un único gen ancestral. Y en el ejemplo de dos genes de "clase III", C4 y CYP21, ilustraron un mecanismo por el cual el acordeón podría estar expandiéndose y contrayéndose. El gen C4, como ya se dijo, codifica un componente del sistema del complemento; el gen CYP21 codifica una enzima clave en la síntesis de hormonas glucocorticoides y mineralocorticoides. Los dos genes, por lo tanto, no están relacionados entre sí ni con los genes de clase I y clase II, pero están accidentalmente conectados entre sí en un módulo, que se ha descubierto que se duplica o triplica como una unidad durante la evolución de los primates. El enlace parece haberse producido cuando un motivo idéntico de secuencia corta surgió por casualidad en ambos flancos del doblete inicial C4-CYP21. Desde entonces, una desalineación ocasional de los flancos opuestos ha dado lugar a un entrecruzamiento desigual y, por lo tanto, a duplicaciones o eliminación del módulo.