一项由以色列希伯来大学和北卡罗来纳大学夏洛特分校联合完成的研究,揭示了古老海洋动物——海葵(Nematostella vectensis)体内一种前所未有的抗病毒防御机制。该机制与人类的免疫策略截然相反,挑战了关于动物抗病毒免疫进化路径的传统认知。研究成果已于2026年6月26日发表在顶级学术期刊《自然·生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)上。
结构相似,功能相反:CARDIB蛋白的意外发现
研究团队由博士生Ton Sharoni和耶胡·莫兰(Yehu Moran)教授领导。他们在海葵中发现了一种名为CARDIB(CARD抑制结合蛋白)的蛋白质。从结构上看,CARDIB与人类免疫系统中关键的抗病毒蛋白MAVS(线粒体抗病毒信号蛋白)高度相似。MAVS在人类细胞中扮演着“警报器”的角色:当细胞检测到病毒入侵时,MAVS会迅速激活下游的免疫防御信号通路,启动干扰素等抗病毒分子的表达。
然而,随后的功能实验却给出了令人震惊的答案。莫兰教授指出:“CARDIB的一切特征都暗示它应该像MAVS一样发挥作用,但我们发现它做的恰恰相反。它不是激活抗病毒防御,而是在正常情况下抑制它们。” 这一发现立即引发了一个核心悖论:如果CARDIB是免疫系统的“刹车”,那么海葵为何需要它来抵抗病毒感染?
“刹车”的必要性:CRISPR实验揭示关键作用
为了解开这个谜团,研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,精确地敲除了海葵体内的CARDIB基因。随后,他们将这些基因编辑过的海葵暴露于病毒威胁之下。结果完全出乎意料:失去CARDIB的海葵控制感染的能力严重受损。病毒在其体内更易复制,抗病毒防御机制无法正常启动,动物几乎丧失了抵抗病毒入侵的能力。
“结果完全违背直觉,”Sharoni博士解释道,“尽管CARDIB在正常情况下充当免疫系统的‘刹车’,但这个‘刹车’对于启动有效的抗病毒反应却是必不可少的。” 这表明,海葵的抗病毒通路与人类存在根本性差异。在人类细胞中,MAVS是激活免疫的“油门”;而在海葵中,CARDIB则是一个关键的调控“刹车”,它的存在可能防止免疫系统过度激活造成自身损伤,同时其精确的调控是有效清除病毒所必需的。这种“以退为进”的策略,为免疫调控提供了全新的视角。
从实验室到自然:野外实验验证真实有效性
为了验证这一发现是否仅局限于实验室环境,研究团队将基因编辑过的海葵从室内水族箱转移到了位于南卡罗来纳州的户外海洋中宇宙系统。这些系统持续供应天然河口海水,使海葵暴露于真实沿海环境中种类繁多的病毒和微生物中。
结果令人信服:在短短几天内,缺失CARDIB及其他相关抗病毒基因的海葵体内携带的病毒数量显著高于正常海葵。一个在实验室中看似作用中等的免疫基因,在自然条件下被证明至关重要。莫兰教授强调:“这表明我们发现的通路并非仅仅是实验室现象。它在帮助这些动物应对自然界中的病毒挑战方面发挥着关键作用。”