外表半透明、触手细长,宛如微型乌贼的“丽色海葵”(Nematostellavectensis),虽然在野外已濒临绝种,却是科学家在实验室极为倚重的“模式生物”。近日,这群娇小的海洋生物更为现代医学带来了革命性的突破。
耶路撒冷希伯来大学(HebrewUniversityofJerusalem)与北卡罗莱纳大学夏洛特分校(UNCCharlotte)联合团队,在丽色海葵的免疫系统发现前所未知的蛋白质,命名为“CARD抑制因子结合蛋白”(CARDInhibitorBindingprotein,CARDIB)。论文发表于《自然─生态与演化》(NatureEcology&Evolution)期刊,CARDIB展现出极为古老的抗病毒机制,运作方式彻底颠覆科学界对免疫系统的传统认知。
人类及其他脊椎动物体内,当病毒入侵时,名为MAVS(粒线体抗病毒讯号蛋白)分子会迅速启动免疫系统,促使身体分泌细胞激素,甚至引导受感染的细胞进行“细胞凋亡”(programmedcelldeath,即细胞的计划性死亡),以牺牲细胞阻止病毒复制。
然而,团队发现,海葵体内CARDIB蛋白结构虽然与人类MAVS相似,功能却完全背道而驰。共同主导研究的实验生物学家耶胡·莫兰(YehuMoran)指出:“CARDIB平时非但不会启动抗病毒防御,反而会主动抑制防御反应。”
为了解开这个看似矛盾的谜团,研究员用CRISPR基因编辑,培育出无法制造CARDIB蛋白的基改海葵,并与野生海葵对比测试。
测试海葵CARDIB蛋白及免疫反应的河口水野外实验装置。
结果令团队大吃一惊。研究第一作者汤·沙罗尼(TonSharoni)表示:“这完全违反直觉。虽然CARDIB正常情况扮演免疫系统的『煞车』,但事实证明,这个煞车对海葵建立有效的抗病毒反应很重要。”
实验显示,被“拔除煞车”(缺乏CARDIB蛋白)的海葵面对病毒时,反而变得极度脆弱,导致病毒迅速复制。相反地,拥有CARDIB的野生海葵虽然免疫反应较慢,却能更审慎控制细胞凋亡数量,展现“较慢但更持久”的抗病毒防御力。
丽色海葵的这套免疫系统历史极为悠久,最早可追溯至至少6.48亿年前、地球被冰封的“雪球地球”时期(成冰纪)。这项发现挑战“地球所有动物都从共同祖先继承相同抗病毒防御机制”的传统假设。
为了验证CARDIB在自然环境的真实防御力,团队将基改海葵与野生海葵,一同放入南卡罗来纳州乔治城(Georgetown)采集的当地河口水域。仅96小时后,研究员就看到有CARDIB蛋白的野生海葵生存适应状况明显优于基改组。
莫兰教授强调,这证明了防御策略绝不只是实验室特殊现象,而是大自然帮助古老生物抵御病毒威胁的关键武器。
这项研究不仅揭开生命演化出多元防御机制的奥秘,更为现代医学开辟新路径。科学家乐观预期,未来或许能在其他未知物种找到类似的独特免疫分子,有助人类研发新型抗病毒药物,甚至成为未来防范全球致命大流行疫情的重要解方。
(图片来源:TheHebrewUniversity)