科學家發現了一種完全不同的對抗病毒的方法

這項研究由耶路撒冷希伯來大學的博士生 Ton Sharoni 和 Yihu Moran 教授與北卡羅來納大學夏洛特分校的科學家合作領導，並發表在 自然生態與演化。它挑戰了長期以來的觀點，即動物從共同的祖先繼承了單一的抗病毒平台，而是指出了抵抗病毒感染的多種進化解決方案。

一種古老的動物提供了有關免疫的新線索

在整個演化史上，病毒一直威脅著生物體。在人類和其他脊椎動物中，身體的主要抗病毒防禦機制之一依賴一種稱為 MAVS 的蛋白質。當檢測到病毒時，MAVS 有助於刺激免疫系統，使其能夠對感染做出反應。

為了研究這種防禦系統的壽命，研究人員研究了海葵。這些古老的海洋動物脫離了六億多年前最終導致人類的進化路線。由於海葵是珊瑚和水母的近親，它們為科學家提供了了解動物免疫早期發展的寶貴機會。

在研究過程中，研究小組發現了一種以前未知的蛋白質，他們將其命名為 CARDIB（CARD 抑制劑結合蛋白）。最初，CARDIB 看起來與 MAVS 非常相似，這使得研究人員相信它可能具有與人類相同的抗病毒作用。

這個假設很快就崩潰了。

「CARDIB 的一切都表明它應該像 MAVS 一樣工作，」希伯來大學生態、進化和行為系主任 Yehu Moran 教授說。 “相反，我們發現它的作用恰恰相反。CARDIB 通常不會激活抗病毒防禦，而是會抑制它們。”

一種神奇的蛋白質，可以透過減緩免疫系統來提供保護

這項發現立即引發了一個重要問題。為什麼動物會故意抑制其免疫反應？

為了找到答案，研究人員使用 CRISPR 基因編輯技術從海葵中移除 CARDIB 基因，然後將其暴露於病毒中。

結果出乎意料。沒有 CARDIB 的海葵現在更容易受到感染。病毒繁殖速度加快，動物無法正確活化其抗病毒防禦能力，抵抗感染的能力大大降低。

「結果完全違反直覺，」莎羅尼說。 “雖然 CARDIB 在正常情況下對免疫系統起著煞車作用，但事實證明，這種煞車對於建立有效的抗病毒反應至關重要。”

總體而言，實驗表明，海葵依賴的抗病毒途徑與人類使用的抗病毒途徑根本不同，儘管這兩個系統都含有看起來驚人相似的分子成分。

自然環境證實了這項發現

研究人員還想確定這種新發現的免疫途徑在嚴格控制的實驗室條件之外是否重要。

為了回答這個問題，將基改海葵從實驗室水族館轉移到供應到南卡羅來納州天然河口水域的外源海洋生物。這使動物接觸到自然環境中發現的各種病毒和微生物。

差異在幾天內就變得明顯。缺乏 CARDIB 和相關抗病毒基因的海葵比未經修飾的動物積累了更多的病毒。研究人員還發現，一種在實驗室測試中似乎只具有中等重要性的免疫基因在自然環境條件下變得明顯重要。

「這表明我們發現的途徑不僅僅是實驗室現象，」莫蘭說。 “它在幫助這些動物應對自然界中面臨的病毒挑戰方面發揮著關鍵作用。”

多種先進的防毒解決方案

結果表明，進化並未確定單一的通用抗病毒策略。相反，不同的動物群體可能會獨立進化出不同的分子系統來檢測病毒並防止其傳播。

「人類和海葵都需要免受病毒侵害，但這項工作表明進化可以以根本不同的方式調節這些防禦，」莫蘭補充道。

該研究也強調了超越傳統實驗動物的重要性。海葵等古代生物可以保留進化創新，如果科學家只關注人類、老鼠和其他經常研究的物種，這些創新可能會被隱藏起來。

隨著研究人員不斷探索生命奇妙的多樣性，這類發現表明，演化一再找到意想不到的方法來解決生物學的一些基本挑戰。