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看不见的“深海细菌”促使研究人员重新思考人类免疫系统

看不见的“深海细菌”促使研究人员重新思考人类免疫系统

研究人员在深海中发现了人类免疫系统完全看不见的微生物,这一有些令人不安的发现表明,我们的身体似乎具有普遍的识别细菌的能力,但并不是尽善尽美的。

这个跨学科团队的研究成果上周发表在《科学免疫学》杂志上。他们的基本结论是,我们的哺乳动物免疫系统嗅出问题的方式——我们为保护自己而遵循的规则和模式——可能是局部定义的,而不是全局定义的,这一发现与长期以来人们对免疫学的信仰相悖。研究人员称,这些海洋微生物以前从未与哺乳动物有过接触,甚至连海洋哺乳动物也没有。

这种细菌是在菲尼克斯群岛保护区(Phoenix Islands Protected Area)的深海中发现的。菲尼克斯群岛保护区面积相当于加州,位于岛国基里巴斯(Kiribati)的海岸附近。这一地区几乎未受人类的影响,是联合国教科文组织最大的世界遗产,它为研究小组提供了一个独特的机会,来调查在我们消失的情况下是什么在蓬勃发展。2017年,科学家们在那里待了大约三周,搭乘的船上有一个实验室,他们可以用它培养从偏远水域提取的新鲜细胞。他们使用名为SuBastian的远程操作工具从深海样本中收集革兰氏阴性细菌。

他们发现的单细胞生物已经形成了一个持久的、成功的生存方程式,而这个方程式往往取决于有一个作为食物的宿主生物。为了确定这些深海细菌是否会被哺乳动物细胞识别,研究小组从50种不同的菌株中分离出脂多糖涂层(有点像细菌的“皮肤”),并将它们暴露在小鼠和人类的培养皿细胞中。80%的样本菌株没有引起人类和小鼠细胞的免疫反应。

虽然研究小组还不能完全确定是什么让这些微生物以这种方式隐形,但他们认为,这可能与包裹它们的脂多糖的某些特性有关,合著者乔纳森·卡根说,脂多糖可能“被认为是大多数细菌以及所有生活在海洋中的细菌的皮肤”

哈佛医学院(Harvard Medical School)免疫学家卡根(Kagan)在视频电话中说,“每一个致命病原体都有能力做到这些深海细菌偶然做到的事情,也就是它们隐藏在我们的免疫系统之外。”“所以,当生态系统发生冲突时,你可以想象到的风险之一是,你可能最终会遇到对我们有害的微生物。”

虽然我们的免疫系统用这种脂多糖皮肤标记微生物,但那些通常不被发现的微生物有多于或少于6个酰基链,它们在细菌周围的脂质层中伸出小条状。奇怪的是,哺乳动物细胞看不见的微生物有标准的6个酰基链,相反,它们的不可见性可能归因于它们都有特别长的链。

“我们根本不知道这有什么意义,”卡根说。“但我们知道,过长的酰基链和免疫沉默之间存在着完美的联系。这是我们和团队需要进一步研究的东西。”

马里兰大学(University of Maryland)的微生物学家艾莉森·斯科特(Alison Scott)在一封电子邮件中写道,“这一发现对模式识别受体识别广泛保守的微生物成分(如脂多糖)的理论提出了质疑。”斯科特与最近的这篇论文没有关联。斯科特说,深海中发现的各种脂多糖提醒我们,科学家需要更好地了解我们的免疫系统是如何识别细菌威胁的。

研究小组将于今年6月重返保护区,再次一睹深海的奇异世界。在那里,珊瑚可以存活数千年,还有大量物种尚未被登记在案。返航将提供一个机会,更具体地观察微生物如何与宿主有机体和现场环境接触,并在船上进行更多实验。