科学探索：绕过人体免疫的深海细菌


图片来源：pixabay
在微生物真正造成危害前，人体的免疫系统就必须提前识别出这些具有潜在威胁的对象。在这个过程中，细胞会根据一些常见的分子结构，找出具有特殊识别功能的受体，以此大范围地识别不同微生物的种类。
其中一个标志性结构是脂多糖（LPS），它是众多类型细菌的细胞壁都具有的一种长链糖。许多研究人员认为，除了那些极少数专门演化出规避免疫检测的病原体外，人体可以识别出任何一种微生物产生的LPS。但一项新的研究表明，一些深海细菌细胞壁上的LPS非常特殊，基本上是“透明的”，无法被人体细胞的功能识别受体识别。
2017年，一个科学团队乘坐施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）的“福克”号研究船前往基里巴斯的菲尼克斯群岛保护区（PIPA，亦称为凤凰群岛保护区）。这片保护区位于太平洋中部，是地球上最大的海洋保护区之一。作为基本上未受人类影响的生态系统之一，研究人员深入研究了在海平面3000米以下收集到的细菌。他们在船上的实验室里培养了50个菌株，并将每个菌株暴露在装有人体免疫细胞和小鼠免疫细胞的培养皿中。这些免疫细胞只能识别出少数新菌种的LPS，过程与识别常见的大肠杆菌等细菌相同。但是对于其他80%的深海细菌而言，在人和小鼠的LPS检测功能识别受体中，至少有一种无法将其正常识别。


图片来源：pixabay
美国宾夕法尼亚大学的免疫学家桑妮·希恩（Sunny Shin，并未参与这项研究）表示：“这篇论文让人欣喜若狂”。她指出，人们普遍认为，这些受体能识别任何一种外来分子结构，但是新的发现刷新了人们的认知。相反，新研究表明，这些识别受体演化为只能检测出本地的环境微生物。
“当然，像去咖啡馆这样人类经常会去的地方时，人体的免疫系统有必要识别出那里的每一种常见微生物。”美国波士顿儿童医院的免疫学家乔纳森·卡根（Jonathan Kagan，这项研究的合作者）表示。但在人类无法接触的环境中，人体免疫系统就不能检测出生活在那些环境中的部分微生物了。
难道这就意味着人类需要担心深海微生物会摧毁人体的免疫系统吗？或许不用。首先，那些在深海寒冷、黑暗、高盐度的环境中繁衍生长的细菌，一般无法在人类温暖的机体内存活。此外，人体的免疫系统还有很多其他机制能识别出入侵细菌。


深海细菌
这项研究的结果可能会引入到一些有趣的临床研究中。研究人员一直希望在疫苗中加入脂多糖，以此帮助激活免疫系统。但它可能会引起非常强烈而危险的免疫反应。尽管菲尼克斯群岛的大多数深海细菌含有不会引起任何反应的变种LPS，但也有一些引起了一定程度的反应。卡根表示，这些新的脂多糖分子可能被用作一个“调节盘”，让癌症疫苗研究人员微调免疫反应，而不是直接让免疫系统面对从0到10的大转换。
深海并不是免疫学通常会关注的环境。卡根、安娜·高蒂尔（Anna Gauthier，实验室成员）和海洋生态学家兰迪·罗特扬（Randi Rotjan，也是PIPA的联合首席科学家）三人通过一系列独特的合作模式共同推进了这项研究。罗特扬计划了深海探险，她邀请高蒂尔收集沿途的深海细菌并鉴别这些细菌的属种。
罗特扬提到，研究人员计划明年夏天到PIPA开展另一次跨学科考察，调查更有针对性的问题，比如珊瑚等本土深海生物会对这些细菌作出什么反应。对于是否会有惊喜出现，团队持开放的态度。她补充说：“这就是基础研究的美妙之处，你永远不知道它会带你走向哪里。”
撰文：斯蒂芬妮·梅尔乔（Stephanie Melchor）
翻译：赵欢
引进来源：环球科学


关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
回复【最新活动】，了解近期科普活动
回复【科普行】，了解最新深圳科普行活动
回复【研学营】，了解最新科普研学营
回复【科普课堂】，了解最新科普课堂
回复【科普书籍】，了解最新科普书籍
回复【团体定制】，了解最新团体定制活动
回复【科普基地】，了解深圳科普基地详情
回复【观鸟知识】，学习观鸟相关科普知识
回复【博物学院】，了解更多博物学院活动详情