海洋生物：能躲過人類的免疫系統(tǒng)的深海細(xì)菌


圖片來源：施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）
就像電影發(fā)燒友能在一個(gè)新影片里迅速識(shí)別出導(dǎo)演的美學(xué)特點(diǎn)，我們身體內(nèi)的細(xì)胞有一種叫做模式識(shí)別受體的特殊應(yīng)答器，當(dāng)它們遇到常見微生物的分子特征時(shí)，就會(huì)激發(fā)免疫系統(tǒng)。
這些常見微生物的分子結(jié)構(gòu)特征之一是脂多糖（LPS），這是一種錨定在多種細(xì)菌的細(xì)胞壁上的長(zhǎng)鏈糖。脂多糖具有非常標(biāo)志性的特點(diǎn)，以至于很多研究人員以為我們的身體可以識(shí)別任何微生物上的脂多糖。但一項(xiàng)新的研究表明，我們身體的模式識(shí)別受體對(duì)一些深海細(xì)菌的脂多糖是無法識(shí)別的。
2017年，一群科學(xué)家搭乘施密特海洋研究所的法爾科號(hào)科考船，前往位于基里巴斯的菲尼克斯群島保護(hù)區(qū)（PIPA）——這是地球上最大的海洋保護(hù)區(qū)之一。
作為對(duì)這個(gè)幾乎從未被開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)的一部分探索工作，研究人員在海面下3000米（近2英里）的深處收集了細(xì)菌。他們?cè)诳瓶即瑢?shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)了50種菌株，并將其與培養(yǎng)皿中的人類和小鼠免疫細(xì)胞接觸。免疫細(xì)胞識(shí)別出了一些新菌株上的脂多糖，并以它們處理大腸桿菌等細(xì)菌的方式作出反應(yīng)。然而，免疫細(xì)胞中常見的一種或兩種探測(cè)脂多糖的模式識(shí)別受體，對(duì)80%的深海細(xì)菌卻完全沒有識(shí)別作用。


圖片來源：施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）
賓夕法尼亞大學(xué)的免疫學(xué)家Sunny Shin（她沒有參與這項(xiàng)研究）說：“我認(rèn)為這篇論文非常令人興奮。”她指出，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)與當(dāng)前主流認(rèn)知相悖，后者認(rèn)為模式識(shí)別受體可以識(shí)別任何外來分子。然而，這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)·免疫學(xué)》（Science Immunology）雜志上的新研究表明，這些模式識(shí)別受體已經(jīng)發(fā)生了進(jìn)化，它們只能檢測(cè)出局部的微生物。
“當(dāng)我們走進(jìn)星巴克的時(shí)候，我們的免疫系統(tǒng)當(dāng)然有必要檢測(cè)一下我們遇到的每一種微生物，”該論文的合著者、波士頓兒童醫(yī)院的免疫專家Jonathan Kagan說道。但是免疫系統(tǒng)就沒必要檢測(cè)那些生活在我們永遠(yuǎn)不會(huì)自然遇到的環(huán)境中的微生物。這樣的微生物也包括那50個(gè)菌株。
這是否意味著我們需要擔(dān)心這些深海微生物會(huì)破壞我們的免疫系統(tǒng)？估計(jì)不需要。一方面，這些能在寒冷又陰暗的深海高鹽環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)的細(xì)菌不見得能在我們溫暖的身體內(nèi)存活。而且免疫系統(tǒng)還有很多其他能感知細(xì)菌入侵的機(jī)制。


細(xì)菌。圖片來源：Pixabay
不過，這項(xiàng)研究可能會(huì)帶來很有意思的臨床應(yīng)用。長(zhǎng)久以來，研究人員一直考慮將脂多糖加入疫苗內(nèi)，以幫助激發(fā)免疫系統(tǒng)，但脂多糖會(huì)引起很強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，會(huì)有一定的危險(xiǎn)性。雖然大多數(shù)深海細(xì)菌的脂多糖不會(huì)觸發(fā)人體免疫反應(yīng)，但一些脂多糖變種還是會(huì)引起中度免疫反應(yīng)。Kagan說，這些新脂多糖分子可以有效地充當(dāng)調(diào)節(jié)器，可以幫助癌癥疫苗的研究人員更精細(xì)地調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，而不只是在0和10的反應(yīng)程度之間切換。
深海并不是免疫學(xué)研究的傳統(tǒng)領(lǐng)域。事實(shí)上，這項(xiàng)研究的發(fā)起源自Kagan、實(shí)驗(yàn)室成員Anna Gauthier和海洋生態(tài)學(xué)家Randi Rotjan（PIPA的聯(lián)合首席科學(xué)家）的獨(dú)特合作。Rotjan策劃了一場(chǎng)探險(xiǎn)行動(dòng)，并邀請(qǐng)Gauthier對(duì)沿途的深海細(xì)菌進(jìn)行收集和鑒定。
Rotjan說，研究人員打算明年夏天再去菲尼克斯群島保護(hù)區(qū)來一場(chǎng)跨學(xué)科的遠(yuǎn)征，以研究更有針對(duì)性的問題，例如像珊瑚這樣的原生深海生物是如何應(yīng)對(duì)它們的細(xì)菌“鄰居”的。但是，該團(tuán)隊(duì)隨時(shí)準(zhǔn)備迎接驚喜，她補(bǔ)充說道：“這就是基礎(chǔ)研究的美妙之處——你永遠(yuǎn)不知道會(huì)走向何處。”
撰文：Stephanie Melchor，博士，《蒙特利先驅(qū)報(bào)》（Monterey Herald）的新聞寫作報(bào)道實(shí)習(xí)生
翻譯：魏書豪
審校：郭曉
引進(jìn)來源：科學(xué)美國人
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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