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甲虫的特异性免疫反应适应细菌

免疫系统以多种方式抵御病原体。例如,免疫系统的记忆能够区分之前遇到的外源蛋白质,并与相应的抗体发生反应。现在,研究人员已通过实验研究了免疫系统抵御病原体的这种能力是否可以在进化过程中适应。为此,他们研究了许多连续的甲虫世代,因为昆虫还可以在一定程度上特异性地排斥病原体。

在研究人员反复与细菌对付昆虫及其子代后,他们观察到甲虫的免疫系统在短短几代后反应更加强烈。明斯特大学的Joachim Kurtz教授说:“我们的研究帮助我们了解免疫系统的特异性能力是否可以快速适应与病原体反复对抗的情况。”

该结果可能有助于更好地理解分子过程,这些过程在人类的先天免疫记忆中起作用,并且可能用于医学目的。由于昆虫非常适合实验进化,因此获得的信息可以有效地补充关于哺乳动物免疫系统的现有知识。该研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。

人类的免疫系统由两个系统组成:先天免疫系统和适应性系统。自适应系统是主要“记住”病原体并可以特异性反应的部分。昆虫具有不同的免疫系统,但是研究人员已经能够证明,由于先前对病原体的经验,昆虫也能够对感染表现出更大的反应。然而,尚未研究这种免疫学特异性是否可以进化地适应各自的细菌环境。

对于他们的实验,进化生物学家从48,000多个红粉甲虫中收集了数据在三年的时间里。他们将甲虫分为不同的组,以便在幼虫阶段先将其暴露于六种不同细菌物种的不同组合中,然后首先杀死它们,然后再杀死活细菌。在某些小组中,研究人员在一代之内使用了相同的细菌。在其他群体中,它们面对着各种不同细菌的甲虫。经过14代和3年后,他们产生了实验结果:已暴露于相同类型细菌以进行“疫苗接种”和感染的甲虫几代人中已形成了更高的特异性。这特别有助于甲虫在必须抵御苏云金芽孢杆菌(一种天然昆虫病原体)的时候提供帮助。

通过用这种天然病原体“接种”后,可以检测到某些基因的更大活化的事实证明了增加的特异性,这些基因对免疫系统和新陈代谢起作用。同时,甲虫被细菌感染后的存活机会增加了,这与甲虫的低特异性进化相反。主要作者凯文·费罗(Kevin Ferro)博士和罗伯特·珀斯(RobertPeuß)博士说:“这意味着对于某些细菌,高特异性可以在进化过程中快速发展,这很可能是免疫基因的变化所致。”明斯特大学进化与生物多样性研究所博士学位。但是,值得注意的是,该变化并未在实验中使用的所有细菌中发生。

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