Светящиеся кальмары проливают свет на работу иммунной системы
Крошечные гавайские кальмары-бобтейлы используют необычную форму камуфляжа: они заселяют свои тела колониями светящихся бактерий. Спенсер Найхолм изучает этих беспозвоночных, чтобы понять, как работают иммунные системы.
Спенсер Найхолм из отдела молекулярной и клеточной биологии изучает взаимовыгодные отношения, называемые полезными симбиозами. Его исследования одного конкретного симбиоза не только визуально впечатляющи — он изучает светящегося кальмара, — но и помогают учёным понять, как иммунная система отличает друга от врага.
Симбиоз кальмара и бактерии
Исследуемые отношения включают крошечного гавайского кальмара-бобтейла (длиной 5 см) и его симбиотическую бактерию Vibrio fischeri. Ночью кальмары собирают популяцию этих бактерий в специализированный светящийся орган. Агрегированные бактерии освещают нижнюю сторону животного, что помогает защитить кальмара от хищников, маскируя его силуэт под лунный свет.
Взамен кальмар предоставляет бактериям питательные вещества и безопасное убежище. Однако каждое утро кальмар выбрасывает около 95% бактерий Vibrio в окружающую воду. По словам Найхолма, это делается, чтобы избавиться от потенциально токсичных стареющих бактерий и пополнить запас свободноживущих Vibrio для молодых кальмаров. Оставшиеся 5% бактерий реплицируются в течение дня, и к закату кальмар снова имеет 100% популяции.
Исследование иммунной системы
В недавней статье в Proceedings of the National Academy of Sciences Найхолм и его коллеги показали, что этот суточный ритм тесно вплетён в генетику организмов, и предположили, что то же самое может быть верно для бактерий в кишечнике человека и других млекопитающих.
Найхолм также получил грант более $600 000 от Национального научного фонда (NSF) на изучение иммунной системы кальмара. В отличие от многих симбиозов (например, в кишечнике человека, где содержатся сотни различных полезных видов бактерий), эти кальмары поддерживают отношения только с одним видом. Их иммунные клетки должны знать, какие бактерии принять, а какие уничтожить.
«Это может многое рассказать нам о функции иммунной системы и о том, как она отличает полезные бактерии от вредных», — говорит Найхолм.
Значение для медицины
Хотя Vibrio fischeri полезны для кальмаров, тесно связанная с ними бактерия Vibrio cholerae вызывает холеру у людей. Найхолм надеется, что его работа поможет выяснить, какие характеристики этой группы бактерий потенциально вредны.
«Понимание того, как иммунная система кальмара реагирует на бактерии Vibrio, может помочь нам понять, как другие животные взаимодействуют как с полезными, так и с болезнетворными микробами», — говорит он. — «Гены коммуникации, по-видимому, схожи для хороших и плохих ассоциаций, но механизмы реализации, вероятно, различны».