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      從膽量到榮耀腸道防御的演變
      
			
      
				2019-03-27 09:42:36
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      由于沖繩科學(xué)技術(shù)研究生院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)繪制了動(dòng)物腸道如何進(jìn)化以保護(hù)自己免受微生物攻擊的進(jìn)化歷程，因此新的自然通訊論文已經(jīng)進(jìn)入了我們的內(nèi)部。
      

      從膽量到榮耀腸道防御的演變
      

      在小鼠和人類中，腸道內(nèi)襯有一層粘液 - 并且在其他哺乳動(dòng)物中被認(rèn)為是相同的。但這種腸道襯里風(fēng)格是一種新的發(fā)展，從進(jìn)化的角度講;大多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物用甲殼質(zhì)制成的膜保護(hù)腸壁，甲殼素可作為微生物的屏障，有助于預(yù)防感染。但到目前為止，科學(xué)家們還不確定哪一個(gè)先出現(xiàn)，或者它們是否相關(guān)。但由OIST海洋基因組學(xué)部門的中島圭佑博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)熱衷于找到答案。
      

      幾丁質(zhì)是一種豐富的生物材料，由多種生物產(chǎn)生。從蟹殼到真菌的細(xì)胞壁，甲殼素在其常見的存在方面僅次于纖維素。作為自然界的多功能建筑材料，甲殼素甚至可以在無(wú)脊椎動(dòng)物的腸道內(nèi)壁中找到，它可以作為防御潛在有害微生物的防御屏障。
      

      但奇怪的是，大多數(shù)脊椎動(dòng)物不會(huì)分享這種幾丁質(zhì)襯里的腸道。相反，他們用一層粘液來(lái)保護(hù)自己，細(xì)菌能夠定植但不能穿透。Nakashima博士的研究小組發(fā)現(xiàn)了一組動(dòng)物，它們的腸道中都含有甲殼素和粘液：Tunicates。
      

      被稱為海鞘的被囊動(dòng)物是通過(guò)過(guò)濾海水中的食物顆粒而生活的簡(jiǎn)單動(dòng)物。雖然它們沒(méi)有脊柱，但它們與脊椎動(dòng)物密切相關(guān)，具有相似的基因組背景，使其成為研究它們進(jìn)化的理想選擇。但正是他們的腸道襯里的獨(dú)特性吸引了研究團(tuán)隊(duì)：“我們注意到被囊中似乎有一種中間類型的腸道襯里，可以顯示哺乳動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的腸道襯里共享一個(gè)進(jìn)化環(huán)節(jié)，”中島博士說(shuō)。
      

      不僅有具有這些過(guò)渡襯里的被囊 - 其他簡(jiǎn)單的脊索動(dòng)物如柳葉刀，無(wú)頜魚和一些硬骨魚也有能力在其內(nèi)臟中產(chǎn)生幾丁質(zhì) - 實(shí)際上是唯一一組完全喪失幾丁質(zhì)產(chǎn)生基因的脊椎動(dòng)物是哺乳動(dòng)物。
      

      與一種被囊類動(dòng)物，Ciona intestinalis A型一起工作，研究小組觀察了他們的基本腸道表面，該腸道主要由幾乎完全由甲殼素制成的納米纖維屏障后面的毛發(fā)狀纖毛組成。這種幾丁質(zhì)納米纖維網(wǎng)嵌入表面基質(zhì)中 - 恰好形成凝膠形成的粘蛋白作為主要成分 - 這也恰好是哺乳動(dòng)物腸道中發(fā)現(xiàn)的粘液層的構(gòu)建塊。在化學(xué)防止一些被囊動(dòng)物合成幾丁質(zhì)后，研究小組注意到被囊動(dòng)物死亡 - 但那些接受抗生素治療的人能夠存活下來(lái)。
      

      實(shí)驗(yàn)表明，幾丁質(zhì)層具有抗菌作用，通過(guò)物理阻斷病原菌和其他有害微生物到達(dá)腸道表面來(lái)預(yù)防感染。但是同一空間中粘液的存在與更復(fù)雜的脊椎動(dòng)物非常相似。看起來(lái)這些被囊類動(dòng)物是無(wú)脊椎動(dòng)物之間的一種缺失環(huán)節(jié)，例如只有幾丁質(zhì)作為微生物防御的昆蟲，以及使用粘液層作為微生物定植的誘餌的哺乳動(dòng)物，使脆弱的細(xì)胞壁能夠發(fā)揮其重要作用。功能不受干擾。
      

      Nakashima博士的團(tuán)隊(duì)在各種脊索動(dòng)物上進(jìn)行了數(shù)年的比較分析，能夠追蹤從一種腸道模型到另一種模型的進(jìn)化路徑，編制中間腸道結(jié)構(gòu)，沿途使用不同量的幾丁質(zhì)和粘液。這是對(duì)一個(gè)最關(guān)鍵的身體結(jié)構(gòu)的進(jìn)化的前所未有的展望，這個(gè)結(jié)構(gòu)使我們所有人都能從微生物到現(xiàn)在都保持安全。
      
			

			
        
      
			
      
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