我們的先天免疫系統(tǒng)，主要由吞噬細(xì)胞構(gòu)成，通過(guò)消滅細(xì)菌而保護(hù)著我們的身體。要做到這一點(diǎn)，它采用了兩種機(jī)制。第一種機(jī)制是殺死吞噬細(xì)胞自己內(nèi)部的異物。第二種機(jī)制是殺死細(xì)胞外的細(xì)菌。這兩種策略已經(jīng)為研究人員所知，但僅存在于人類和其他高等動(dòng)物身上。最近，來(lái)自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）的微生物學(xué)家，剛剛發(fā)現(xiàn)，一種群居的變形蟲(chóng)——生活在溫帶森林土壤中的一種單細(xì)胞微生物，也使用這些機(jī)制，并且已經(jīng)超過(guò)十億年的時(shí)間。由于這種變形蟲(chóng)具有類似于人類的先天防御系統(tǒng)，而且能夠被遺傳修飾，因此研究人員可以用它們開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，來(lái)了解和對(duì)抗免疫系統(tǒng)的遺傳性疾病。這一研究結(jié)果發(fā)表于3月1日的《Nature Communications》。

為了保護(hù)自己，我們的免疫細(xì)胞有兩種機(jī)制。第一種稱為吞噬作用，可殺死吞噬細(xì)胞本身的細(xì)菌。細(xì)胞可包裹異物，并利用由酶NOX2產(chǎn)生的活性氧（臭氧、過(guò)氧化氫、漂白劑）特定地消滅它。然而，當(dāng)入侵者太大很難處理時(shí)，細(xì)胞會(huì)利用第二種防御機(jī)制，包括排出它們的遺傳物質(zhì)，也就是說(shuō)它們的DNA。這些DNA轉(zhuǎn)變?yōu)檎承缘暮陀卸镜木W(wǎng)，稱為“中性粒細(xì)胞外陷阱”（NETs）。然后，這些DNA會(huì)捕獲細(xì)胞外的細(xì)菌并殺死它們。

先天免疫系統(tǒng)的祖先

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)生物化學(xué)系Thierry Soldati教授的研究團(tuán)隊(duì)，與美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員合作，研究阿米巴變形蟲(chóng)Dictyostelium discoideum。這些微生物是細(xì)菌的天敵。但是當(dāng)食物短缺時(shí)，它們會(huì)聚在一起形成一種“微型動(dòng)物”，有超過(guò)100000個(gè)細(xì)胞，稱為鼻涕蟲(chóng)。然后，這將變成一個(gè)“子實(shí)體”——由莖頂端的大量孢子組成。休眠的孢子會(huì)在沒(méi)有食物的情況下存活，直到風(fēng)或其他自然力量將它們分散到新的地方，在那里它們能發(fā)芽并找到一些食物。

為了構(gòu)成這一鼻涕蟲(chóng)，約20%的細(xì)胞犧牲自己來(lái)進(jìn)行創(chuàng)建，80%的細(xì)胞將變成孢子。然而，有少量剩余的1%的細(xì)胞，保持其吞噬功能。本文共同作者Thierry Soldati解釋說(shuō)：“這最后一個(gè)百分比是由叫做“哨兵”細(xì)胞的細(xì)胞組成的。它們構(gòu)成了鼻涕蟲(chóng)的固有免疫系統(tǒng)，并在動(dòng)物體內(nèi)扮演類似免疫細(xì)胞的角色。事實(shí)上，它們也用吞噬作用和DNA，來(lái)殺滅可能危及鼻涕蟲(chóng)生存的細(xì)菌。因此我們發(fā)現(xiàn)，這種被我們認(rèn)為是高等動(dòng)物的一項(xiàng)創(chuàng)造的東西，實(shí)際上是十億年前就已經(jīng)在單細(xì)胞生物中活躍的一種策略。”

從變形蟲(chóng)到人類

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解人類的免疫系統(tǒng)疾病，有著重要的作用。慢性肉芽腫性疾?。?/span>CGD）患者無(wú)法表達(dá)功能性NOX2酶。因此，他們會(huì)反復(fù)感染，因?yàn)樗麄兊拿庖呦到y(tǒng)缺乏能夠殺死吞噬體內(nèi)細(xì)菌或通過(guò)DNA網(wǎng)的活性氧。通過(guò)基因改良變形蟲(chóng)Dictyostelium discoideum，UNIGE的微生物學(xué)家能夠?qū)ο忍烀庖呦到y(tǒng)的機(jī)制，進(jìn)行各種各樣的實(shí)驗(yàn)。因此，這種微生物可以作為一個(gè)科學(xué)模型，研究這些防御過(guò)程中的缺陷，從而為可能的治療方法開(kāi)辟了新的途徑。

此前就有研究利用變形蟲(chóng)作為模型，例如，發(fā)表在2014年4月9日《Nature》雜志的一項(xiàng)最新研究，揭示了痢疾變形蟲(chóng)發(fā)揮其破壞作用的方式：通過(guò)蠶食活細(xì)胞。這項(xiàng)研究為痢疾變形蟲(chóng)傳染病的治療新藥提供了一個(gè)潛在靶標(biāo)，并轉(zhuǎn)變了人們對(duì)這種寄生蟲(chóng)如何起破壞作用的理解。另有研究發(fā)現(xiàn)，溶組織內(nèi)阿米巴（痢疾變形蟲(chóng)）能通過(guò)咬食和吞掉細(xì)胞碎片攻擊人類腸道，并在發(fā)展中國(guó)家引發(fā)致命腹瀉，2014年4月10日的《自然》雜志報(bào)告了它們吞下腸道細(xì)胞的過(guò)程，或?qū)?duì)治療溶組織內(nèi)阿米巴感染提供新目標(biāo)。