长期以来,蝙蝠身上一直存在一个让科学家十分好奇的现象:这种能够持续飞行的哺乳动物,为什么可以携带一些可能导致严重疾病的病毒,却往往不会像其他动物那样出现严重的患病症状?
蝙蝠不仅能够携带多种病毒,而且在很多情况下,它们似乎还能与这些病毒保持一种特殊的平衡。病毒存在于体内,却没有让蝙蝠表现出同等程度的疾病。这种独特的免疫能力一直是科学家研究蝙蝠的重要原因。
如今,杜兰大学的研究人员联合斯坦福大学以及美国疾病控制与预防中心的科研人员,对这一问题进行了进一步研究,并发现了一个此前在哺乳动物中没有被观察到的特殊现象。这项研究发表在《科学进展》杂志上,为解释蝙蝠独特的抗病毒能力提供了新的线索。
研究人员发现,在世界上最大的蝙蝠科之一中,部分蝙蝠拥有两套不同的基因拷贝,而这些基因与抗体的产生密切相关。抗体是动物免疫系统的重要组成部分,它们能够识别入侵体内的病原体,并帮助机体对感染进行防御。
这一发现之所以引人关注,是因为在目前已经研究过的其他哺乳动物中,科学家通常只发现一套负责产生这类抗体相关蛋白的基因系统。而蝙蝠却表现出了不同的遗传结构。
研究人员认为,这种独特的基因组织方式,可能意味着蝙蝠拥有产生更加丰富抗体类型的潜在能力,也为科学家理解动物免疫系统究竟是怎样一步步进化而来,提供了一个新的研究角度。
杜兰大学理工学院生态与进化生物学副教授、这项研究的通讯作者汉娜·弗兰克表示,研究人员此前从未在哺乳动物身上观察到类似的情况。这一发现改变了科学家过去对于哺乳动物免疫系统组织方式的部分认识,同时也提出了许多新的问题。
例如,蝙蝠为什么会进化出这样的免疫系统?这种特殊的基因结构是否能够帮助它们应对更多种类的病毒?它又是否与蝙蝠能够长期携带病毒却较少出现严重疾病之间存在联系?
这些问题目前还没有最终答案,但新的研究至少为寻找答案打开了一扇新的窗口。
此次研究关注的是晚祷蝙蝠。这个类群分布范围非常广,在除南极洲之外的世界各大陆都能够找到它们的身影,目前已知的物种数量超过500种。
晚祷蝙蝠长期以来就是科学家研究的重点之一。它们拥有非常强的环境适应能力,在漫长的进化过程中形成了多种不同的生活方式,同时也表现出了与其他哺乳动物不同的免疫特征。
科学家尤其关注它们的抗体系统。
抗体是动物适应性免疫系统的重要组成部分。简单来说,当病原体进入身体之后,免疫系统需要识别这些外来入侵者,并通过一系列复杂的机制发动针对性的防御。抗体正是这一过程中非常关键的一类蛋白质。
从结构上看,抗体通常呈现出类似英文字母“Y”的形状,由两条重链和两条轻链共同组成。重链和轻链相互配合,使抗体能够识别不同的目标。
在人类以及目前已知的大多数哺乳动物中,抗体重链主要由一套基因系统产生。这种基因组织方式在哺乳动物中具有相当的普遍性。
然而,当弗兰克和她的研究团队进一步分析晚祷蝙蝠的基因组后,他们发现情况并不一样。
研究人员发现,这些蝙蝠拥有两套相互独立的重链基因系统。也就是说,与其他已经得到充分研究的哺乳动物相比,它们在产生抗体重链方面拥有额外的一套遗传基础。
这种差异可能具有非常重要的意义。
因为如果一种动物拥有两套不同的抗体重链基因系统,那么理论上,它的免疫系统就可能拥有更多组合和变化的空间,从而产生更加丰富的抗体类型。
当然,这并不意味着科学家已经证明蝙蝠就是因为这两套基因,所以能够抵御所有病毒。蝙蝠能够成为许多病毒的自然宿主,同时又经常表现出较强的耐受能力,是一个涉及多个生理机制和免疫机制的复杂问题。
但这项研究让科学家意识到,蝙蝠的适应性免疫系统可能比过去认为的更加复杂。
过去,在研究蝙蝠为什么能够携带病毒却不容易出现严重疾病时,科学家往往更加关注它们的先天免疫系统。
先天免疫属于动物抵御病原体的第一道防线,它能够在病原体进入身体后迅速启动,不需要针对某一种病原体进行长期学习。由于蝙蝠的飞行能力、代谢特点以及对炎症反应的特殊调节方式,先天免疫一直是蝙蝠免疫研究的重要方向。
但是,这项最新发现提醒研究人员,蝙蝠的适应性免疫同样值得深入研究。
适应性免疫与抗体密切相关,它能够针对不同的病原体形成更加精准的识别和防御机制。如果蝙蝠确实拥有更加复杂的抗体基因组织,那么这可能意味着它们在长期进化过程中形成了一种此前没有被充分认识的免疫多样性。
弗兰克认为,这项发现可能成为理解蝙蝠免疫系统的重要一块拼图。
不过,研究人员也强调,目前还不能仅凭这一发现解释蝙蝠为什么能够成为如此有效的病毒自然宿主。
蝙蝠能够携带病毒却不一定表现出严重疾病,并不是一个简单的问题。病毒、宿主和免疫系统之间存在非常复杂的相互作用,而蝙蝠本身又包含大量不同的物种。不同蝙蝠的生活环境、饮食、体型、代谢方式和免疫机制都可能存在差异。
因此,两套抗体重链基因系统究竟在其中发挥多大作用,还需要进一步实验才能确定。
不过,即便如此,这一发现仍然具有重要意义。过去科学家并不知道哺乳动物中存在这样的免疫基因组织方式,而现在,蝙蝠为研究人员展示了一种全新的可能性。
从进化的角度来看,这意味着动物的免疫系统并不一定只有一种固定的设计方案。
不同物种面对环境压力和病原体挑战时,可以沿着不同的进化路径发展。某些动物可能通过增强先天免疫来提高抵抗能力,另一些动物则可能在适应性免疫方面形成独特的遗传结构。
蝙蝠就是一个非常值得研究的例子。
它们不仅能够飞行,而且在长期进化过程中适应了特殊的生理环境。飞行需要消耗大量能量,也会带来较高的代谢活动。与此同时,蝙蝠还需要面对各种病毒和其他病原体的长期挑战。
在这样的环境下,它们最终形成怎样的免疫系统,是一个非常值得科学家关注的问题。
更重要的是,蝙蝠在生态系统中本身也扮演着非常重要的角色。
许多蝙蝠是植物传粉的重要参与者,有些蝙蝠负责传播植物种子,还有一些食虫蝙蝠能够大量捕食昆虫,在自然生态系统中承担天然害虫控制的作用。
因此,蝙蝠并不能简单地被看成“携带病毒的动物”。
事实上,它们对生态环境具有重要价值。蝙蝠与病毒之间的关系,只是自然生态系统中复杂相互作用的一部分。
科学家真正希望理解的是,为什么某些病毒能够长期存在于蝙蝠体内,而蝙蝠本身却能够维持相对正常的生理状态。
这个问题不仅关系到蝙蝠自身,也与人类健康存在潜在联系。
一些病毒在自然界中可能长期存在于特定动物宿主体内。当病毒从原本的宿主进入另一种动物,尤其是人类之后,可能因为新的宿主缺乏相应的适应能力而引发疾病。
因此,研究动物究竟如何与病毒长期共存,可以帮助科学家更好地理解病毒从一种宿主进入另一种宿主时可能发生的变化,也有助于认识疾病溢出的潜在风险。
如果能够进一步弄清楚蝙蝠的免疫系统是怎样控制病毒感染的,那么研究人员未来或许能够从中找到一些新的研究方向。
这并不意味着可以直接把蝙蝠的免疫机制复制到人类身上,而是意味着自然界可能已经通过漫长的进化过程,为我们提供了许多值得研究的生物学方案。
人类目前对于免疫系统的认识,很大程度上来自对人类自身以及实验小鼠等模式动物的研究。这些研究为现代免疫学的发展奠定了非常重要的基础,但模式动物毕竟只是自然界众多物种中的一小部分。
自然界中的动物远比实验室里的模型更加多样。
每当科学家研究一个与人类进化距离较远、拥有特殊生活方式的动物时,都有可能发现此前没有想到的生物学机制。
蝙蝠正是其中一个非常典型的例子。
它们拥有独特的飞行能力,也拥有特殊的代谢特点,同时还表现出不同寻常的病毒耐受能力。而现在,研究人员又发现了它们抗体相关基因组织中的特殊现象。
这些发现共同说明,蝙蝠的免疫系统可能经历了一条与其他哺乳动物不同的进化道路。
未来,科学家还需要研究更多蝙蝠物种,确认这种双重重链基因系统究竟有多普遍,以及不同蝙蝠之间是否存在类似的遗传差异。
与此同时,研究人员还需要进一步确定这些基因是否真的会导致抗体种类增加,以及这些抗体是否能够针对某些病毒产生更加特殊的免疫反应。
只有把遗传结构、抗体功能、病毒感染以及蝙蝠自身的生理特征结合起来研究,才能逐渐揭开其中的完整机制。
目前看来,这项研究并没有给“蝙蝠为什么不容易生病”这个问题提供一个简单的答案,却提出了一个非常重要的新方向。
蝙蝠可能并不是单纯依靠某一种特殊能力抵御病毒,而是在漫长进化过程中形成了一套复杂而独特的免疫系统。
而那两套与抗体重链相关的基因系统,或许就是其中此前被科学家忽略的一部分。
自然界的免疫系统远比人类想象得更加多样。对于科学家来说,每一种特殊动物都可能是一扇了解生命进化的新窗口。
蝙蝠能够在携带病毒的同时维持自身健康,这种看似矛盾的现象背后,很可能隐藏着更加复杂的生物学规律。随着基因组研究、免疫学研究以及病毒学研究不断深入,科学家或许能够逐步弄清楚这些飞行哺乳动物究竟是如何与病毒建立起这种特殊关系的。
而这项关于抗体基因的新发现,无疑让我们距离答案又近了一步。
原文:https://www.sciencedaily.com/releases/2026/09/260901010713.htm