大圖:一隻誕生於外太空的果蠅 大圖:一隻誕生於外太空的果蠅

大圖:一隻誕生於外太空的果蠅

大圖:一隻誕生於外太空的果蠅
Deborah Kimbrell/加州大學戴維斯分校

這是一隻在太空中長大的果蠅。太空環境並非直接導致它全身長滿白色絨毛,但卻間接地起了作用。這些白色物質是真菌,這隻果蠅之所以會長出真菌,是因為它在太空孵化並成長為成蟲後,無法像在地球上健康長大的果蠅那樣抵抗真菌感染。

這張圖片來自美國多家機構生物學家團隊的研究。對太空人的觀察以及對人類免疫細胞的研究表明,太空會削弱免疫系統。這個美國團隊希望進一步了解細胞層面的變化。他們利用小型太空飛行果蠅發現,低重力會關閉果蠅免疫系統的一個重要組成部分——而人類免疫系統中也存在類似的組成部分。

他們的發現為他們提供了一些初步思路,解釋了為什麼人們在太空停留一段時間後免疫力也會下降。他們在今天發表於《PLOS ONE》期刊的一篇論文中寫道。他們進行的一項超重力實驗——利用地球實驗室中的離心機為果蠅創造超重力環境——也表明,暴露於重力環境可以預防太空環境對免疫系統的影響。

太空蒼蠅和地球蒼蠅都擁有相同的基因,但它們之間究竟是哪些基因被活化並發揮作用卻有所不同。

研究團隊將果蠅卵送上「發現號」太空梭送入太空。 (趣聞:這是第一批為了免疫學研究而進入太空的果蠅。)這些卵在太空中停留了12天,期間孵化,幼蟲爬行了一段時間後,最終發育成成蟲。之後,它們返回地球,生物學家用兩種病原體感染它們:大腸桿菌或一種名為球孢白殭菌的真菌。 (我曾經去過太空,結果只感染了真菌。)

太空果蠅的免疫系統能夠抵抗大腸桿菌,但無法抵抗孢白菌。同時,在地球上飼養的類似對照組果蠅則能夠抵抗這兩種感染。

為了弄清楚太空果蠅為何難以抵抗這種真菌,科學家分析了所有果蠅的基因。太空果蠅和地球果蠅出生時都擁有相同的基因,但它們各自活化並發揮作用的基因卻有所不同。在地球果蠅中,與免疫系統相關的基因在感染真菌後迅速活化。地球果蠅活化的基因之一是Toll訊號路徑,科學家早已知道果蠅利用該路徑來抵抗真菌。人類也擁有類似Toll的基因,它們同樣參與免疫系統的運作。

這些太空果蠅的反應與它們留在地球上的同類截然不同。它們在接觸到球孢白殭菌後激活了一些免疫基因,所以並非完全無助。但它們並沒有活化地球上果蠅所使用的所有基因,也沒有活化Toll訊號管道基因。生物學家在論文中稱這些太空果蠅「免疫功能嚴重受損」。

奇怪的是,當生物學家在離心機中飼養果蠅以模擬高於地球的重力時,這些果蠅比普通的地球果蠅更容易從真菌感染中存活下來。

研究團隊提出了一些假設,解釋果蠅在不同重力環境下會活化哪些基因。團隊指出,這些假設是可以驗證的,儘管他們並未在這篇論文中進行驗證。生物學家寫道,下一步應該是將果蠅送往國際太空站,讓這些小傢伙在太空停留更久。