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珊瑚“呕吐”鞭毛藻是一种古老的免疫反应和有益的共生机制

珊瑚“呕吐”鞭毛藻是一种古老的免疫反应和有益的共生机制

珊瑚“呕吐”鞭毛藻是一种古老的免疫反应和有益的共生机制

据cnBeta:外媒报道,一种古老的免疫反应调节着有益共生菌的发展。鞭毛藻(dinoflagellate)群中的微藻以其在其他动物细胞中生存的能力而出名。这些微小的单细胞生物从远古时代起就跟珊瑚建立了互惠互利的关系。鞭毛藻通过将关键的营养物质传递给宿主让珊瑚即使在贫瘠的地区也能茁壮成长。

现在,来自海德堡大学生物研究中心(COS)的一个研究小组发现,细胞内的这种共生体本质上依赖于藻类抑制宿主细胞免疫系统的能力,这能帮助它避免再次被“吐出来”。与此同时,研究人员还发现,这种细胞免疫反应是一种进化上古老的免疫机制,这比以前认为的要更广泛。

这种机制被称为呕吐(vomocytosis)。跟之前的假设相反,被珊瑚摄入的微藻如果被证明不适合作为共生体那么就不会被细胞消化。相反,它们会在呕吐过程中再次被“吐”出来。特殊的鞭毛藻能特别地抑制宿主细胞的这种免疫反应以便留在细胞内。COS的细胞生物学家Annika Guse博士领导的一项研究证明了它们是如何做到这一点的。“珊瑚面临的挑战是区分有益和潜在有害的微生物。对于它们来说,藻类必须绕过宿主细胞的免疫反应、在细胞内建立一个它们可以生存的生态位并协调它们自己的细胞功能跟宿主的细胞功能进而实现有效交换营养物质,”研究人员解释道。

截止到目前,还没有实验证据可以解释任何传统理论。Guse教授的团队最近则利用海葵物种的Exaiptasia diaphana(Aiptasia)模型系统发现了共生体的免疫抑制是如何帮助宿主细胞识别合适的微藻并长期耐受它们。海葵幼虫从环境中摄取共生体的方式跟珊瑚幼体相同。此外,它们的大小和透明度使这种海葵的幼体非常适合高分辨率成像和细胞实验。

Aiptasia在不区分合适和不合适的颗粒或生物体的情况下持续地从环境中摄取各种颗粒。一段时间后,不相容的粒子又会被“吐出来”。共生体避开了这种呕吐的过程,其可能是通过干扰宿主细胞样受体(TLR)的信号通路实现。这些受体在激活细胞自身的免疫系统和确保不受欢迎的入侵者被发现和清除方面起着关键作用。在大多数动物中,样受体由MyD88基因控制。“我们能够证明藻类共生体抑制MyD88从而启动共生。这就是它们如何避免呕吐的,”Guse教授说道。

与此同时,海德堡研究人员的发现表明,呕吐涉及的机制比假定的更广泛。到目前为止,人们认为驱逐有害的入侵者是自我启动的,其目的是逃避潜在宿主细胞部分高度专门化的免疫反应。然而对Aiptasia模型的研究表明,这个过程也可以由宿主细胞触发。对此,研究人员假设,呕吐是一种进化上古老的免疫机制,珊瑚或像Aiptasia这样的刺胞动物会使用这种机制来选择合适的共生体。Guse教授说道:“这表明,呕吐是一个重要的过程,其首先导致了珊瑚共生细胞内生活方式的出现。”

机器头条新闻 news.ji-qi.com)综合整理。

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