蝙蝠有两套抗体基因:哺乳动物里的第一次,此前只在鱼身上见过

杜兰大学团队发现,蝙蝠科(500 多个物种)携带两套独立的抗体重链基因座,此前这种结构只在鱼类中见过。大棕蝠的两套分别含 33 和 99 个抗体基因,分工不同:一套走体细胞超突变求精,一套靠基因数量求广。
蝙蝠能携带对人类和其他动物致命的病毒而自己不发病,这个谜团已经摆了很多年。过去的研究大多盯着先天免疫——那套快速、通用的防御。杜兰大学生态与进化生物学系副教授 Hannah Frank 领衔的团队从另一头找到了线索。
他们检查了 26 种蝙蝠的基因组,发现蝙蝠科(Vespertilionidae,五百多个物种,除南极外各大陆都有分布)有两套完整的抗体重链基因座,而且位于两条不同的染色体上。人类和此前所有已知哺乳动物只有一套。

蝙蝠与其他哺乳动物在抗体重链基因座上的差别
两套不是互为备份
抗体是 Y 形蛋白,由两条重链和两条轻链组成,重链来自基因组上称为"基因座"的特定区域。细胞靠混合搭配基因座里不同片段来产生多样的抗体。蝙蝠有两套,那多样性理论上就多了一条生成路径。
更有意思的是两套的分工。以常见的大棕蝠为例,一套含 33 个抗体基因,另一套含 99 个。数量多的那套更依赖现成的片段组合,生成覆盖面广、结合相对宽松的抗体;数量少的那套则更依赖体细胞超突变——遇到病原之后在抗体基因上做小改动,反复迭代,把抗体打磨得越来越贴合特定目标。
Frank 把这个组合比作两层防线:一层广撒网,一层精打击。

两套基因座的分工:一套求广,一套求精
一个细胞只用一套
两套基因座自然引出一个问题:同一个免疫细胞会不会同时用两套?答案是否定的。团队发现每个细胞仍然只选定一条重链,跟人类的做法一样。而且两套之间还有先后顺序——通常其中一套先重排,失败了才会启用第二套。这个顺序保证了每个抗体的结构干净,也说明两套不是简单的冗余拷贝。
轻链这边还有个反向的意外。多数哺乳动物能制造两类轻链,大棕蝠只造一类。但它的多样性并没因此受损:这唯一的轻链基因家族含有一百多个功能基因,比人类两类轻链家族加起来还多。等于说这套系统拆掉了其中一块,却在另一块上囤得很足。整个抗体蓝图看起来是被重写过,不是简单地复制了一份。
从怀疑到确认
最初的发现一度被当成基因组组装的错误。Frank 的合作者、曾是其研究生的 Taylor Pursell 坚持认为这是真的。Frank 回忆原话的大意是:她说不对,Hannah,这真的很怪,这种事不会发生。然后两人才意识到,这不是实验噪音。

两套基因座存在重排的先后顺序,不是互为备份
团队进一步在另外 25 种近缘蝙蝠的基因组里核对,几乎全都携带同样的双套结构。证据指向一次发生在共同祖先身上的重复事件,时间大约在数千万年前。此后蝙蝠科扩张到五百多个物种。
Frank 强调,这个发现没有解开蝙蝠为什么是高效病毒宿主的谜题,它只是揭开了此前不知道的一层免疫多样性。俄克拉荷马大学的 Daniel Becker 未参与该研究,他的评价是,这项工作为蝙蝠适应性免疫的演化与多样性提供了新视角,也提示这个分布极广的科值得更多免疫学研究。
还有一个实际层面的提醒:如果蝙蝠有两套抗体重链,那么此前只围绕单一抗体类型设计的检测方法,可能漏掉了由另一套驱动的那部分免疫应答。
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