没错,有的
当然也有,否则它们早就死掉了。
所有活着的生物,包括微生物,都会被寄生虫感染,因此它们必须想办法来对付这些寄生虫,否则很快就会灭亡。免疫学家一度认为细菌只是免疫功能防御的对象,而不是功能的体现者,但是随着我们对这些微小的生物体与环境的相互作用了解得越来越多,这种观点也逐渐得到了修正。
自然,由于单核细胞生物个体较小,它们的免疫防御机制跟多细胞生物在细胞或分子水平上的防御机制会有所不同,但是核心的操作原则却是类似的。比如,细菌免疫系统的一个著名的例子是限制修饰系统(Restriction-modifcation System),这是细菌抵御噬菌体的方式之一。这套系统利用特殊的酶来修饰细菌的DNA,从而把它与噬菌体的DNA区分开。当噬菌体侵染的时候,限制性内切酶会识别出未经修饰的DNA,并进行切割。细菌也会改变细胞膜表面的分子,试图阻止那些入侵噬菌体。在极端的情况下,一个受感染的细菌细胞甚至会自杀,来保护其他同伴不受感染(类似于受感染的人类细胞向免疫细胞发出信号,请求杀死它们)。最近,研究人员从噬菌体内发现了许多基因序列,叫作“生成多样性的反向元件”(Diversity-generating Retro-elements),这些序列似乎高度可变,像是抗体基因那样,它们也使得细菌宿主的基因组更加多样—简言之,它们就像是演化的助推器,保护宿主不受噬菌体的侵犯,但悖论之处是,该机制仍然需要噬菌体来传播。这是出于噬菌体的好心吗?我们还不确定这里究竟发生了什么。
另外一种广泛存在的机制,叫作CRISPR,[10]这是研究人员近几年才发现的,现在我们知道,它在许多细菌和古生菌里都有出现。CRISPR的工作原理有点儿像干扰RNA。这套系统从入侵的病原体(比如病毒)中切出一段DNA序列,并把这段信息“记录”在细菌基因组的特殊位点—事实上,这就相当于“记住”了病毒,并用它来对抗感染。[11]这种“记忆”可以传播给子代细菌。
请允许我稍事停留,表达一下我的惊叹之情。细菌不仅有免疫功能,而且还有适应性免疫能力。它们有免疫记忆。在演化之路上不断出现的免疫概念下的“自我”(以及“记忆”),在细菌这样的微生物尺度上已经有所体现,虽然它们的机制并不相同。可见,“自我”这回事,[12]根深蒂固。
不过,一个不争的事实是,细菌并不总是把外源DNA视为洪水猛兽,加以攻击。远非如此!许多细菌会主动从不同的来源以各种方式主动获取外源DNA分子,有时甚至会从外界环境中采集基因,嵌入它们的基因组,好像就是为了尝个新鲜。[13]举一个你一定听说过的例子,这就是细菌如何从环境中获得抗生素耐受基因的。细菌并不总是拒绝这些移动的遗传元件(转座子、质粒、噬菌体DNA)。细菌对新的(往往是有害的)经验保持开放的能力,是它们如此成功的原因之一。(https://www.daowen.com)
既然细菌对外界的影响持开放态度,为什么我们还会看到细菌保护自己不受感染?
也许我们这里看到的是一种赤裸裸的斗争:外源DNA片段努力试图入侵细菌,从而能够过上寄生生活,仅此而已(这恰好符合“自私的基因”这个概念)。相应的,细菌也在努力试图赶走它们。不过,简单地进行寄生并不总是寄生体的最佳策略,再说宿主也不会袖手旁观。也许,这是一种更加微妙的关系,彼此各取所需。事实上,这就很像我们跟那些在我们体内、体表和生活的菌群的关系。
在第一章,我提到了黏膜免疫系统是如何工作的:它的组成元件位于身体与外界接触的地方,因此时刻会接触到微生物。实际上,黏膜免疫系统要比我们之前谈论过的“经典”免疫系统范围更广。很有可能,黏膜免疫系统不仅涉及面更大,而且更原始,比身体其他无菌部位发起的免疫应答来得更早。
假如有人说细菌“自私自利”,那他需要重新考虑一下这个事实:细菌之间的关系非常复杂,会让肥皂剧编剧自叹弗如。在一些细菌群落里,单个细菌细胞会散播一种毒素,毒死所有跟它不完全一样的个体(因为它们没有有效的解药),从而为它的同伴争取更多的资源。人们也知道,细菌会为了群体而牺牲自己。许多细菌还可以感知到所在的环境中有多少同类,即“群体效应”,并根据这些信息调整生活方式。
说完细菌和古生菌,我们在演化之路上的溯源大概就走到尽头了。我希望我已经说服了你,人类免疫系统的起源可以追溯到几亿年前—鲨鱼的淋巴细胞,蜗牛(以及其他生物[14])中无处不在的类似抗体的分子和基因、编码Toll样受体的基因以及干扰RNA。虽然这些分子不是完全一样,面对着同样的问题,这些物种依然演化出了同样的解决方案—那就是免疫系统的特异性和适应性,而且总是以不同的形式在不同物种中反复出现,哪怕他们的免疫记忆类型相差甚远。在这一幅幅生物万花筒的画面中,一个共同的主题浮现出来:每一个个体都在维持着它自身的完整性和稳定性,与此同时,也要对不断变化、充满挑战的环境做出响应。