无脊椎动物的免疫系统绝不简单

2020-08-18 394无脊椎动物

自从俄罗斯微生物学家Elie Metschnikow第一次发现无脊椎动物免疫系统一百年以来,科学家们才刚刚开始了解它的复杂性,无脊椎动物的免疫系统绝不简单。在最近的一次欧洲科学基金会(ESF)会议上,科学家们展示了无脊椎动物进化出了复杂的对抗疾病的方法。

无脊椎动物的免疫系统绝不简单

通过对海星的研究,梅施尼科是第一个看到细胞消化细菌的过程,他称之为吞噬作用(吞噬细胞被其他细胞吞噬)。事实证明,吞噬作用是所有生物的重要免疫防御。自从梅特施尼科的工作以来,科学家们研究了较简单生物(如无脊椎动物)的免疫系统,希望了解像我们这样更复杂生物的免疫系统。

然而,无脊椎动物的免疫系统比我们预期的要复杂得多。“我们低估了无脊椎动物免疫的复杂性,”瑞士苏黎世ETH的进化生态学家paulschmid Hempel博士说。通过研究果蝇、蚊子和其他无脊椎动物(包括臭虫、蛾子、甲壳类动物、蠕虫、海绵和蜜蜂)的免疫系统,科学家们正在发现新的分子参与防御病原体(引起疾病的微生物)。

不仅限于脊椎动物

在果蝇体内发现的一种分子Dscam能够以18000种不同的方式折叠自己。预测这种分子结构的计算机模型使科学家们认为这种折叠产生了不同的形状,每一种形状都能与病原体表面的不同结构结合。Schmid Hempel说:“这些分子可以通过多种方式组装其组成部分,从而非常灵活地使用。”直到现在,这种识别特定病原体的能力被认为仅限于脊椎动物。

在另一个令人兴奋的研究领域,科学家展示了无脊椎动物管理免疫系统的复杂方法。“昆虫能识别肽聚糖(细菌细胞壁的一种成分),这会触发一种快速的免疫反应,”Schmid Hempel解释道。然而,一旦细菌被杀死,分子就会消化肽聚糖,从而抑制免疫反应。以这种方式调节免疫反应是很重要的,因为如果不加以控制,免疫系统会错误地攻击人体内的细胞,从而伤害个人。

在人类身上,身体不能自我识别会导致自身免疫性疾病。例如,克罗恩病是人体无法识别肠道细胞,导致对这些细胞产生免疫反应。了解无脊椎动物的这些自身免疫过程可能有助于我们更好地设计药物来治疗人类的这些衰弱疾病。

昆虫也能增强免疫系统,为病原体入侵做好准备。雌性臭虫通常在交配过程中受伤,在交配前增强免疫系统,以防病原体入侵。类似地,大黄蜂在病原体攻击后保持免疫系统处于增强状态,以对抗未来的感染。施密德亨佩尔说:“这甚至可以跨代进行,因为母亲会将免疫力转移到后代身上。”这种对免疫反应的精细管理一直被认为是脊椎动物的特征。

研究意义

无脊椎动物的免疫系统绝不简单,Schmid Hempel认为无脊椎动物免疫系统中发现的分子机制可能与脊椎动物世界中的分子机制相媲美。他说:“昆虫使用不同的细胞和分子,但像脊椎动物一样,遵循非常相似的原理来检测病原体。”

科学家们才刚刚开始了解无脊椎动物对病原体的复杂反应方式。随着他们发现新的分子,无脊椎动物的免疫系统可能更像脊椎动物的免疫系统,使其成为研究我们自身免疫系统的更好模型。

引用

European Science Foundation. "Invertebrate Immune Systems Are Anything But Simple." ScienceDaily. ScienceDaily, 22 June 2007. www.sciencedaily.com/releases/2007/06/070621102626.htm.

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