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驚訝!深海細菌能逃過人類免疫系統

科學家在海洋深處找到了對我們免疫系統隱形的細菌。(Shutterstock)
科學家在海洋深處找到了對我們免疫系統隱形的細菌。(Shutterstock)
編譯/李怡雯

驚訝!深海細菌能逃過人類免疫系統

最新一項研究發現,人類免疫細胞僅能識別在太平洋海底最深、最古老、最偏遠處發現的全部細菌之20%!

這一發現,讓科學家感到驚訝,也違背了免疫學上的經典信條——免疫系統已進化成可以識別每個微生物,因而也能捕獲具傳染性的微生物。

波士頓兒童醫院的免疫學家、研究負責人喬納森·卡根(Jonathan Kagan)對《生命科學》(Live Science)說:「一般的認識是免疫系統是通才,它不在乎某種東西是否有威脅,它只是(幫人體)擺脫它。但是直到現在,沒有人真正對這個假設進行過壓力測試。」

海洋中最深、古老、偏遠的細菌

為了驗證這種認識是否正確,科學家需要找到一種從未與哺乳動物免疫系統有過交集的細菌,於是他們在位於太平洋中部深處的夏威夷西南2,655公里處,基里巴斯(Kiribati)鳳凰島(Phoenix Islands)保護區內,開展研究。

波士頓大學海洋生態學家蘭迪·羅特揚(Randi Rotjan)對《生命科學》說,「這不僅是深海,而且是海洋中最深、最古老、最偏遠和受保護的部分。它深達海底4,000公尺;那裡沒有棲居的哺乳動物。這是一個有可能找到與我們在陸地上完全不同種類細菌的好地方。」

在選定地點,研究人員使用深海潛水艇,從海水、海綿、海星和沉積物樣本中收集海洋細菌,然後將它們培養成117種養殖細菌。在確定了細菌特徵之後,研究人員用其中50種菌株做實驗,將其暴露於小鼠和人類免疫細胞中。結果令人驚訝,研究人員發現,哺乳動物骨髓免疫細胞受體,無法看到其中80%的細菌,即40餘種菌株(大部分屬於Moritella屬)。

細菌和免疫力一起進化

卡根說:「這真是令人驚訝!由此得出的結論是,免疫系統的塑造,有賴於周邊的細菌,而細菌和免疫力一起進化。如果將免疫系統帶入一個不同的生態系統,那麼免疫系統會對很多細菌視而不見。」

卡根補充說,人的免疫系統不能認出深海細菌,反過來說,在大洋深處的無脊椎動物,可能對人類熟知的大腸桿菌也視而不見。

 

研究人員發現,哺乳動物細胞受體對這些LPS也視而不見。目前已知的是,哺乳動物的免疫系統,利用細菌細胞壁的最外層部分(主要為脂多糖)來識別革蘭氏陰性細菌。(123RF)研究人員發現,哺乳動物細胞受體對這些LPS也視而不見。目前已知的是,哺乳動物的免疫系統,利用細菌細胞壁的最外層部分(主要為脂多糖)來識別革蘭氏陰性細菌。(123RF)

為了找出是哪些細菌特徵,導致免疫系統對深海細菌的視而不見。研究小組將小鼠和人類細胞,暴露於深海細菌細胞壁的一個特定部分,即脂多糖(LPS,存在於細菌體內的毒素,具有熱穩定性和化學穩定性)。研究人員發現,哺乳動物細胞受體對這些LPS也視而不見。目前已知的是,哺乳動物的免疫系統,利用細菌細胞壁的最外層部分(主要為脂多糖)來識別革蘭氏陰性細菌。

卡根說,這些深海細菌的LPS分子,看起來與陸地細菌中的類似,但它們的脂鏈比我們熟知的陸地細菌的脂鏈要長得多,研究人員不知道是否由於這個原因,導致了這些深海細菌無法被發現。

雖躲過免疫系統 但不會讓人類感染

研究人員說,雖然這些細菌具有躲避人體免疫系統檢測的怪異能力,但它們還不存在讓人類感染的危險。

羅特揚說,「首先,它們還沒有進化出逃離哺乳動物免疫系統的能力,因此如果存在任何致病性,那將是偶然的。第二個原因是,我們體內的溫度、壓力和化學環境與海底的差異非常大。這些細菌如果離開它們習慣的環境,即使只有幾分鐘也會讓它們不適。」

研究人員計劃,今後利用這個新發現來幫助開發更好的免疫療法。他們還希望回到太平洋的基里巴斯,以檢查被這些細菌感染的生物免疫系統的情況。◇