研究人员在海葵体内发现了一种出人意料的抗病毒防御系统，其运作机制与人类的截然不同。这一发现表明，进化发展出了多种对抗病毒的途径，挑战了关于动物免疫系统演化的长期固有观念。
这项研究由耶路撒冷希伯来大学的博士生Ton Sharoni和Yehu Moran教授领导，并与北卡罗来纳大学夏洛特分校的科学家合作完成，发表在《自然-生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）杂志上。它挑战了动物从共同祖先那里继承了单一核心抗病毒系统的长期观点，并指出存在多种抵抗病毒感染的进化解决方案。
一种古老动物为免疫研究提供了新线索
在整个进化史中，病毒一直威胁着生物体。在人类和其他脊椎动物中，身体的关键抗病毒防御之一依赖于一种名为MAVS的蛋白质。当检测到病毒时，MAVS有助于触发免疫系统，从而对感染做出反应。
为了探究这种防御系统可能有多古老，研究人员对海葵进行了研究。这些古老的海洋动物在6亿多年前就与最终进化成人类的谱系分离。由于它们是珊瑚和水母的近亲，海葵为科学家了解动物免疫的早期进化提供了宝贵的视角。
在研究过程中，团队发现了一种先前未知的蛋白质，他们将其命名为CARDIB（CARD抑制子结合蛋白）。起初，CARDIB看起来与MAVS非常相似，导致研究人员认为它可能发挥着与人类相同的抗病毒作用。
这一假设很快就不攻自破。
“关于CARDIB的一切都表明它应该像MAVS一样发挥作用，”希伯来大学生态、进化与行为系主任Yehu Moran教授说。“相反，我们发现它的作用截然相反。CARDIB通常不是激活抗病毒防御，而是抑制它们。”
一种通过减缓免疫系统来提供保护作用的惊人蛋白质
这一发现立即引出了一个重要问题。为什么动物会故意抑制自身的免疫反应？
为了找出答案，研究人员利用CRISPR基因编辑技术从海葵体内移除了CARDIB基因，然后让它们暴露于病毒环境中。
结果出乎意料。缺失CARDIB的海葵变得更容易受到感染。病毒繁殖速度更快，动物无法正确激活其抗病毒防御，且其对抗感染的能力急剧下降。
“结果完全违反直觉，”Sharoni说。“尽管CARDIB在正常条件下充当免疫系统的‘刹车’，但事实证明，这个刹车对于启动有效的抗病毒反应至关重要。”
总体而言，实验表明海葵所依赖的抗病毒通路与人类使用的通路有着根本的不同，尽管这两个系统包含的分子成分看起来惊人地相似。
自然环境验证了这一发现
研究人员还想确定，这种新发现的免疫通路在严格控制实验室条件之外是否同样重要。
为了回答这个问题，基因修饰过的海葵被从实验室水族箱转移到南卡罗来纳州供应天然河口海水的户外海洋中型实验生态系统中。这使动物暴露于其自然环境中存在的各种病毒和微生物。
几天之内，差异变得显而易见。缺乏CARDIB和相关抗病毒基因的海葵积累的病毒明显多于未修饰的动物。研究人员还发现，一种在实验室测试中似乎只具有中等重要性的免疫基因，在自然环境条件下变得显然至关重要。
“这表明我们发现的通路不仅仅是一种实验室现象，”Moran说。“它在帮助这些动物应对自然界中面临的病毒挑战方面起着至关重要的作用。”
对抗病毒的多种进化解决方案
研究结果表明，进化并没有选定一种单一通用的抗病毒策略。相反，不同的动物群体可能独立进化出了不同的分子系统，用于检测病毒并阻止其传播。
“人类和海葵都需要免受病毒侵害，但这项工作表明，进化可以以根本不同的方式组织这些防御机制，”Moran补充道。
这项研究还强调了超越传统实验动物进行研究的重要性。像海葵这样的古老生物可以保留进化的创新成果，如果科学家只关注人类、小鼠和其他常见的研究物种，这些创新成果将一直被隐藏。
随着研究人员继续探索生命的显著多样性，像这样的发现揭示出，进化已反复找到意想不到的方式来解决生物学中一些最基本的挑战。