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深海琵琶魚已經進化出一種新型的免疫系統

深海琵琶魚采用了令人難以置信的繁殖策略。小矮小的雄性會永久地附著在相對巨大的雌性身上,融合其組織,然后建立普通的血液循環。這樣,雄性就完全依賴雌性來提供營養,就像她母親子宮中的胎兒發育或移植患者的供體器官一樣。在angle魚中,這種不尋常的現象被稱為性寄生蟲,為生活在深海中的雌性和雄性很少見到的這些動物的繁殖成功做出了貢獻。

雄性與雌性的永久結合代表了一種解剖學上的結合,除了在遺傳上相同的雙胞胎中很少發生以外,自然上是未知的。免疫系統在這里代表著巨大的障礙。它攻擊外來組織,因為它會破壞被病原體感染的細胞。只需見證一下圍繞人體器官移植的困難,就需要對供體和受體組織特征以及免疫抑制藥物進行仔細的交叉匹配,以確保器官移植物的長期存活。但是,在有魚的情況下,如果組織排斥是任何此類結合的通常和預期的結果,那么在成魚的情況下,同一個物種的個體很容易互相接納呢?

自從1920年冰島漁業生物學家發現第一對依戀夫婦以來,性寄生現象就已經存在了100年。現在,來自德國和美國的科學家解決了這個有著百年歷史的難題,并報告了他們的難題。科學雜志“科學”上的發現。

消除了免疫系統的關鍵功能

幾年前,德國弗萊堡馬克斯·普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所的醫學博士兼免疫學家托馬斯·博姆(Thomas Boehm)和魚類學家,國際知名的琵琶魚專家西奧多·W·彼得施(Theodore W. Pietsch)在華盛頓大學工作。美國西雅圖著手研究不同琵琶魚物種的基因組。他們從研究主要組織相容性(MHC)抗原的結構開始。這些分子被發現在人體細胞表面,當細胞被病毒或細菌感染時,就會向免疫系統發出警報信號。為了確保所有病原體都能被有效識別,MHC分子變化很大,以至于很難在一個物種的任何兩個個體中找到相同或接近相同的形式。

有趣的是,研究人員發現,利用永久附著的釣魚魚在編碼這些MHC分子的基因中大大減少了健康,就好像它們放棄了免疫識別而支持組織融合一樣。“除了這個異常的MHC基因星座,我們發現殺傷性T細胞的功能,即使沒有完全喪失,它們通常會在器官排斥過程中主動清除受感染的細胞或攻擊外來組織,即使這些功能沒有完全消失,它們也會嚴重受損。這些發現提示這項研究的第一作者,免疫生物學和表觀遺傳學MPI的杰里米·斯萬(Jeremy Swann)表示,成千上萬的脊椎動物物種中,fish魚的免疫系統非常罕見的可能性。

沒有獲得免疫功能的生存

在這些意外發現之后,科學家們懷疑釣魚者免疫系統的重組可能比預期的還要廣泛。確實,進一步的研究表明,某些釣魚者物種中也缺少抗體,它們是免疫防御庫中的第二個強大武器。該項目的首席科學家,免疫生物學和表觀遺傳學MPI主任Thomas Boehm說:“對人類而言,在釣魚魚中觀察到的重要免疫功能的綜合喪失將導致致命的免疫缺陷。”

然而,沒有必要的適應性免疫功能,angle魚顯然能夠生存。因此,研究人員得出結論,這些動物使用了改良的先天設施來防御感染,這是解決所有生物所面臨問題的最出乎意料的解決方案。的確,直到現在,人們一直認為,獲得性免疫與先天性免疫的伙伴關系一旦在進化中形成,就不會導致嚴重后果。

免疫系統影響生殖策略

因此,這項研究表明,盡管先天和適應功能的共同進化伙伴關系經歷了數億年的發展,但脊椎動物在沒有以前認為不可替代的適應性免疫設施的情況下仍可以生存。我們認為,目前還未知的進化力會首先驅動免疫系統的變化,然后將其用于性寄生蟲的進化。” Thomas Boehm說。

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