海洋生物：能躲過人類的免疫係統的深海細菌


圖片來源：施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）
就像電影發燒友能在一個新影片裏迅速識別出導演的美學特點，我們身體內的細胞有一種叫做模式識別受體的特殊應答器，當它們遇到常見微生物的分子特征時，就會激發免疫係統。
這些常見微生物的分子結構特征之一是脂多糖（LPS），這是一種錨定在多種細菌的細胞壁上的長鏈糖。脂多糖具有非常標誌性的特點，以至於很多研究人員以為我們的身體可以識別任何微生物上的脂多糖。但一項新的研究表明，我們身體的模式識別受體對一些深海細菌的脂多糖是無法識別的。
2017年，一群科學家搭乘施密特海洋研究所的法爾科號科考船，前往位於基裏巴斯的菲尼克斯群島保護區（PIPA）——這是地球上最大的海洋保護區之一。
作為對這個幾乎從未被開發的生態係統的一部分探索工作，研究人員在海麵下3000米（近2英裏）的深處收集了細菌。他們在科考船實驗室中培養了50種菌株，並將其與培養皿中的人類和小鼠免疫細胞接觸。免疫細胞識別出了一些新菌株上的脂多糖，並以它們處理大腸杆菌等細菌的方式作出反應。然而，免疫細胞中常見的一種或兩種探測脂多糖的模式識別受體，對80%的深海細菌卻完全沒有識別作用。


圖片來源：施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）
賓夕法尼亞大學的免疫學家Sunny Shin（她沒有參與這項研究）說：“我認為這篇論文非常令人興奮。”她指出，這項發現與當前主流認知相悖，後者認為模式識別受體可以識別任何外來分子。然而，這項發表在《科學·免疫學》（Science Immunology）雜誌上的新研究表明，這些模式識別受體已經發生了進化，它們隻能檢測出局部的微生物。
“當我們走進星巴克的時候，我們的免疫係統當然有必要檢測一下我們遇到的每一種微生物，”該論文的合著者、波士頓兒童醫院的免疫專家Jonathan Kagan說道。但是免疫係統就沒必要檢測那些生活在我們永遠不會自然遇到的環境中的微生物。這樣的微生物也包括那50個菌株。
這是否意味著我們需要擔心這些深海微生物會破壞我們的免疫係統？估計不需要。一方麵，這些能在寒冷又陰暗的深海高鹽環境中茁壯成長的細菌不見得能在我們溫暖的身體內存活。而且免疫係統還有很多其他能感知細菌入侵的機製。


細菌。圖片來源：Pixabay
不過，這項研究可能會帶來很有意思的臨床應用。長久以來，研究人員一直考慮將脂多糖加入疫苗內，以幫助激發免疫係統，但脂多糖會引起很強烈的免疫反應，會有一定的危險性。雖然大多數深海細菌的脂多糖不會觸發人體免疫反應，但一些脂多糖變種還是會引起中度免疫反應。Kagan說，這些新脂多糖分子可以有效地充當調節器，可以幫助癌症疫苗的研究人員更精細地調節免疫反應，而不隻是在0和10的反應程度之間切換。
深海並不是免疫學研究的傳統領域。事實上，這項研究的發起源自Kagan、實驗室成員Anna Gauthier和海洋生態學家Randi Rotjan（PIPA的聯合首席科學家）的獨特合作。Rotjan策劃了一場探險行動，並邀請Gauthier對沿途的深海細菌進行收集和鑒定。
Rotjan說，研究人員打算明年夏天再去菲尼克斯群島保護區來一場跨學科的遠征，以研究更有針對性的問題，例如像珊瑚這樣的原生深海生物是如何應對它們的細菌“鄰居”的。但是，該團隊隨時準備迎接驚喜，她補充說道：“這就是基礎研究的美妙之處——你永遠不知道會走向何處。”
撰文：Stephanie Melchor，博士，《蒙特利先驅報》（Monterey Herald）的新聞寫作報道實習生
翻譯：魏書豪
審校：郭曉
引進來源：科學美國人
本文來自：環球科學


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