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深海琵琶鱼已经进化出一种新型的免疫系统

深海琵琶鱼采用了令人难以置信的繁殖策略。小矮小的雄性会永久地附着在相对巨大的雌性身上,融合其组织,然后建立普通的血液循环。这样,雄性就完全依赖雌性来提供营养,就像她母亲子宫中的胎儿发育或移植患者的供体器官一样。在angle鱼中,这种不寻常的现象被称为性寄生虫,为生活在深海中的雌性和雄性很少见到的这些动物的繁殖成功做出了贡献。

雄性与雌性的永久结合代表了一种解剖学上的结合,除了在遗传上相同的双胞胎中很少发生以外,自然上是未知的。免疫系统在这里代表着巨大的障碍。它攻击外来组织,因为它会破坏被病原体感染的细胞。只需见证一下围绕人体器官移植的困难,就需要对供体和受体组织特征以及免疫抑制药物进行仔细的交叉匹配,以确保器官移植物的长期存活。但是,在有鱼的情况下,如果组织排斥是任何此类结合的通常和预期的结果,那么在成鱼的情况下,同一个物种的个体很容易互相接纳呢?

自从1920年冰岛渔业生物学家发现第一对依恋夫妇以来,性寄生现象就已经存在了100年。现在,来自德国和美国的科学家解决了这个有着百年历史的难题,并报告了他们的难题。科学杂志“科学”上的发现。

消除了免疫系统的关键功能

几年前,德国弗莱堡马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的医学博士兼免疫学家托马斯·博姆(Thomas Boehm)和鱼类学家,国际知名的琵琶鱼专家西奥多·W·彼得施(Theodore W. Pietsch)在华盛顿大学工作。美国西雅图着手研究不同琵琶鱼物种的基因组。他们从研究主要组织相容性(MHC)抗原的结构开始。这些分子被发现在人体细胞表面,当细胞被病毒或细菌感染时,就会向免疫系统发出警报信号。为了确保所有病原体都能被有效识别,MHC分子变化很大,以至于很难在一个物种的任何两个个体中找到相同或接近相同的形式。

有趣的是,研究人员发现,利用永久附着的钓鱼鱼在编码这些MHC分子的基因中大大减少了健康,就好像它们放弃了免疫识别而支持组织融合一样。“除了这个异常的MHC基因星座,我们发现杀伤性T细胞的功能,即使没有完全丧失,它们通常会在器官排斥过程中主动清除受感染的细胞或攻击外来组织,即使这些功能没有完全消失,它们也会严重受损。这些发现提示这项研究的第一作者,免疫生物学和表观遗传学MPI的杰里米·斯万(Jeremy Swann)表示,成千上万的脊椎动物物种中,fish鱼的免疫系统非常罕见的可能性。

没有获得免疫功能的生存

在这些意外发现之后,科学家们怀疑钓鱼者免疫系统的重组可能比预期的还要广泛。确实,进一步的研究表明,某些钓鱼者物种中也缺少抗体,它们是免疫防御库中的第二个强大武器。该项目的首席科学家,免疫生物学和表观遗传学MPI主任Thomas Boehm说:“对人类而言,在钓鱼鱼中观察到的重要免疫功能的综合丧失将导致致命的免疫缺陷。”

然而,没有必要的适应性免疫功能,angle鱼显然能够生存。因此,研究人员得出结论,这些动物使用了改良的先天设施来防御感染,这是解决所有生物所面临问题的最出乎意料的解决方案。的确,直到现在,人们一直认为,获得性免疫与先天性免疫的伙伴关系一旦在进化中形成,就不会导致严重后果。

免疫系统影响生殖策略

因此,这项研究表明,尽管先天和适应功能的共同进化伙伴关系经历了数亿年的发展,但脊椎动物在没有以前认为不可替代的适应性免疫设施的情况下仍可以生存。我们认为,目前还未知的进化力会首先驱动免疫系统的变化,然后将其用于性寄生虫的进化。” Thomas Boehm说。

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