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深海鮟鱇雌魚為何可融合雄魚繁殖﹖
深海鮟鱇魚分布於世界各海域﹐但目前所知約有160種鮟鱇魚數量非常稀少。牠們會在300~5,000公尺漆黑的海裡﹐用頭部前懸掛的發光餌球吸引獵物﹐正因如此也暱稱為燈籠魚。鮟鱇魚有非常大的口部和能擴大的胃部﹐能瞬間捕捉並吞食比身體還大的獵物。
深海鮟鱇魚的雄性體形比雌性小非常多﹐比較極端的例子﹐雌性的長度甚至可達雄性的60倍長﹐體重相差至50萬倍。雄性鮟鱇魚並沒有發光餌球﹐反而有發育良好的大眼睛和大鼻孔﹐能接收物種特有的雌魚放出的化學分泌物﹐因此找到雌魚結合。
生活在深海的鮟鱇魚繁衍策略非常特別。體型非常迷你的雄魚會一直貼附在對牠們來說非常巨大的雌魚身上﹐兩者組織相連並建立共用血液循環系統。鮟鱇魚這種繁衍現象稱為「異性寄生生活」。對分佈於廣闊深海的鮟鱇魚來說﹐雄魚和雌魚非常難遇見進而交配﹐因此發展出這種繁衍策略﹐可克服個體分散的限制﹐達到延續下一代的目的。
早在1920年﹐一位冰島漁業學家首次發現貼附在一起的鮟鱇魚﹐自此後一世紀﹐這種神祕的深海魚類的奇特繁衍策略﹐就一直是人類解不開的謎題。鮟鱇魚的繁殖策略最讓科學家著迷的不只是特別。鮟鱇魚在異性寄生狀態下﹐雄魚會變成完全依賴雌魚養分供給的身體一部分﹐就像胎兒在母體內成長﹐或像移植器官融入受贈者的身體。
但比起人類器官移植是如此困難﹐鮟鱇魚的例子中﹐基因相近甚至身為同種的兩個個體﹐組織相互結合時竟然不會發生預期應會出現的免疫排斥反應。
發表於期刊《科學》的研究﹐德國馬克思普朗克免疫生物學和表觀遺傳學研究所(Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics)及美國華盛頓大學(University of Washington)的科學家針對此現象﹐研究鮟鱇魚的免疫系統為何不會在組織融合的時候產生免疫反應。過去數十年﹐科學家一直想知道鮟鱇魚這種罕見現象究竟怎麼發生的。幾年前馬克思普朗克研究所免疫學家Thomas Boehm博士和華盛頓大學世界級鮟鱇魚專家的魚類學家Pietsch博士開始合作﹐研究不同種類的鮟鱇魚基因組。
共同作者的華盛頓大學水產及漁業科學榮譽教授Ted Pietsch表示﹐研究鮟鱇魚是很好的機會﹐透過研究此現象了解人類組織器官移植時遇到的困難。他們首先開始研究鮟鱇魚的(major histocompatibility﹐主要組織相容性複合體)抗原結構。MHC是一種生物體細胞表面分子﹐當細胞受外來病毒或細菌感染時﹐擔任免疫系統的警報訊號。
為了確保所有外來病原體都能有效辨認﹐MHC分子的序列結構變化非常多樣﹐因此很難在同個物種找到兩個個體有近乎相同的MHC結構﹐MHC分子的多樣性也是器官或骨髓移植時會產生組織配對問題的原因。研究鮟鱇魚的MHC過程﹐團隊驚訝的發現﹐永久異性寄生的鮟鱇魚竟然沒有能表現MHC分子的基因﹐就像牠們為了組織融合繁衍而放棄了免疫系統辨認外來威脅的能力。
人類的免疫系統對抗對外來威脅時﹐例如器官移植後產生排斥等狀況﹐一般負責清除感染細胞或攻擊外源組織的殺手T細胞﹐也在免疫系統扮演非常重要的角色。但鮟鱇魚的免疫系統﹐團隊發現鮟鱇魚的殺手T細胞反應非常遲鈍﹐甚至幾乎沒有功能。除此之外﹐團隊也透過分析確認某些種類的鮟鱇魚﹐免疫系統一大防禦利器的抗體系統﹐也幾乎不存在。
一般來說﹐脊椎動物的免疫系統可分為先天免疫系統(innate immunity)及後天免疫系統(adaptive immunity)。先天型免疫反應較快﹑沒有專一性﹑保護不持久﹐例如物理性的屏障皮膚﹑化學性的分泌物﹑發炎反應等。後天型免疫則透過辨識特定外來病原體﹐進而產生專一性的防禦及長期記憶﹐包含以淋巴細胞為主的協同防禦﹐透過抗原辨識清除受感染的細胞及病原體。Boehm博士表示﹐鮟鱇魚身上發現的各項免疫系統缺失﹐換成在人類身上﹐會因免疫不全導致死亡。
但與一般脊椎動物免疫系統不同﹐研究團隊發現鮟鱇魚免疫系統採取的策略十分獨特。牠們缺乏一般與組織排斥有關的基因﹐但擁有更好的先天免疫反應﹐並以此對抗外界感染源。雖然免疫系統是經過幾億年演化﹐形成穩定的先天免疫系統及後天免疫系統﹐但這項研究結果也顯示﹐後天免疫系統並不像我們以為的無可取代﹐自然界也有脊椎動物只依靠先天免疫系統生存。
雖然目前對鮟鱇魚先天免疫增強的細節還有待進一步研究﹐這項研究所揭開的鮟鱇魚免疫策略﹐或許可在未來幫助免疫系統缺失或受損的病患。
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