这条鳗鱼删除了它的免疫系统,以便与它的配偶融合。

2020-08-01 00:45:04

几乎没有比羚鱼更奇怪的动物了,这种鱼很难找到配偶,以至于当雄性和雌性在水下连接时,雄性实际上会将它们的组织与雌性融合终生。合并后,这两家公司共享一个呼吸系统和消化系统。

现在科学家们发现,鳗鱼之所以能完成这种性寄生,是因为它失去了免疫系统的一个关键部分,从而使两个身体成为一体,而没有组织排斥。(还记得“深空九号”中的共生体贾齐亚·达克斯(Jadzia Dax)吗?)。

所有脊椎动物,包括人类,都有两种免疫系统。第一种是先天系统,它能快速应对微观入侵者的攻击,它们使用各种化学物质,如毛发和皮肤等粘液物理屏障,以及称为巨噬细胞的吞噬疾病的细胞。第二道防线是一种适应性系统,它既能产生攻击病原体的“杀手”T细胞,又能产生定制的抗体来对抗特定的细菌或病毒。这两个系统共同抗击感染和预防疾病。

但在周四发表在“科学”(Science)杂志上的一项研究中,德国马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)和华盛顿大学(University Of Washington)的研究人员发现,随着时间的推移,许多鳗鱼物种(有300多种)已经进化,失去了控制其适应性免疫系统的基因,这意味着它们无法产生抗体,也缺乏这些T细胞。

该研究所位于德国弗莱堡的免疫生物学和表观遗传学系教授托马斯·博姆(Thomas Boehm)是该论文的主要作者,他说:“为了这种生殖行为,天使鱼已经用它们的免疫能力进行了交易,我们认为这是必不可少的。”(托马斯·博姆是该研究所位于德国弗莱堡的免疫生物学和表观遗传学系的教授,也是这篇论文的主要作者)。

为了得出这一结论,Boehm和他的同事们花了过去六年的时间对从世界各地采集的鳗鱼组织样本进行了基因测试。他们试图用深海拖网来捕捉它们,这些拖网在海面下1000英尺深的地方收集标本,但由于这种鳗鱼既稀有又难以捉摸,他们无法收集任何活的标本。因此,为了获得足够的组织进行基因分析,研究人员取而代之的是搜索博物馆收藏品和其他实验室,这些实验室里有一些用防腐剂腌制的鳗鱼,其中一些已经有几十年的历史了。

在鳗鱼家族中,有几种繁殖方式。一些物种的雌性与一只雄性融合;另一些物种与多个雄性融合;还有另一类只有暂时的融合。在研磨了10个物种的31个组织样本后,研究小组进行了基因测试,发现暂时与配偶融合的物种缺乏负责抗体成熟的基因。对配偶产生永久依恋的物种也失去了一组额外的基因,这些基因负责组装T细胞受体和抗体基因,这些基因是所有脊椎动物先天免疫系统的基础。

“直觉地认为,有某种基因倾向允许这种情况发生,”Boehm在谈到这种鳗鱼物种不同寻常的免疫系统时说。“这是第一个证据表明,这些动物确实没有能力拒绝自己的一部分,并允许这些偶联发生。”

在包括人类在内的所有其他脊椎动物物种中,组织的融合会引发免疫反应,因为宿主会将新组织视为入侵者。事实上,成功的器官移植需要医生仔细匹配捐赠者和接受者的组织,并开出暂时抑制接受者免疫系统的药物,这样他们的身体就不会产生潜在的致命免疫反应。Boehm说,天使鱼通过进化也做了同样的事情。

Boehm说:“它们已经去除了所有对正确的免疫反应至关重要的东西。”Boehm的研究重点是几个不同动物物种的免疫系统。“它们没有识别外国入侵者的感受器。他们基本上是手无寸铁的。像这样的病人是不会活下来的,很快就会死的。“。

博姆与华盛顿大学荣休教授泰德·皮奇(Ted Pietsch)合作,后者从1970年一年级研究生开始就一直在研究天使鱼及其奇怪的生理学。Piesch说,在过去的50年里,他一直在思考女性和男性如何连接组织的谜团。“这是一个谜,想到我们终于得到了答案,这真是太棒了,”他说。

其他生物学家也一直在试图解开鳗鱼之谜。阿尔谢尼·杜宾是挪威博德索诺德大学的研究生,他去年在“生物学快报”杂志上发表了一项研究,详细描述了当地一种鳗鱼的免疫系统途径的丧失。杜宾最近写了一篇关于鳗鱼免疫系统的博士论文,他称赞这项新的研究拓宽了人们对这种奇怪动物的理解。“可悲的是,不是我们出版了它,”杜宾说。“我正打算申请拨款来做同样的事情。这非常有趣。“。

Boehm说,他希望这一发现可能会导致对人类免疫抑制的新理解,并可能在未来对器官移植接受者进行更好的治疗。Boehm说:“从进化论的角度来看,任何免疫学家都会说,不可能将免疫系统与生俱来的和适应性的手臂分开。”“他们在一起已经有5亿多年了。如果我们摆弄一只或另一只手臂,那将是灾难性的事件。这是第一个大惊喜--有希望,没有这两只胳膊中的一只就有生命。“。

Boehm认为,鳗鱼以某种方式增强了自己的先天免疫系统,以弥补适应性系统的损失。了解这种情况是如何发生的,以及如果发生了,可能会为人类移植患者开辟新的治疗方式,这将是他的团队未来研究的主题。

Boehm说:“我坚信观察自然仅仅是为了了解系统中可以容忍的可变性。”“如果我们找到了正确的东西,我们或许就能了解到系统中可能发生的事情。那我们或许就能操纵它了。“。

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