ระบบภูมิคุ้มกันตามหน่วยความจำอาจมีวิวัฒนาการ
ในสัตว์มีกระดูกสันหลังเนื่องจากจำเป็นต้องรับรู้และจัดการชุมชนที่ซับซ้อนของจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์
สัตว์มีเว็บสล็อตกระดูกสันหลังทั้งหมดมีภูมิคุ้มกันประเภทหนึ่งที่เรียกว่าภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว ซึ่งช่วยให้พวกมันตอบสนองต่อการเผชิญหน้าครั้งใหม่กับโลกของจุลินทรีย์แต่ละครั้งบนพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ในอดีต อย่างไรก็ตาม สัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังต้องอาศัยระบบภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติทั้งหมด ซึ่งเป็นกลไกแบบโบราณที่มีอยู่ในสัตว์ทุกชนิดที่โดยปกติแล้วจะ ‘จำ’ การเผชิญหน้าครั้งก่อนไม่ได้ ส่วนประกอบหน่วยความจำที่โดดเด่นของระบบการปรับตัวของสัตว์มีกระดูกสันหลังได้รับการคิดเพื่อให้มีความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อจุลินทรีย์ก่อโรค แต่ข้อสันนิษฐานนี้ทำให้เกิดปัญหา — สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังไม่ได้ถูกท้าทายจากโลกของจุลินทรีย์น้อยลง และพวกมันก็ไม่สามารถรักษาสุขภาพได้น้อยลง
สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังประสบความสำเร็จได้อย่างไร – ประกอบด้วยสัตว์มากกว่า 96% โดยไม่มีระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้? หลายคนคิดว่าคำตอบนั้นอยู่ที่รูปแบบการใช้ชีวิต เนื่องจากสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังมีขนาดเล็ก คลอดบุตรจำนวนมาก และมีอายุสั้น พวกมันจึงไม่จำเป็นต้องมีระบบภูมิคุ้มกันที่อาศัยหน่วยความจำซึ่งเหมาะสมกับการเดินทางระยะไกล แต่สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังจำนวนมากมีขนาดใหญ่ มีลูกเพียงตัวเดียวในแต่ละปีและมีอายุยืนยาว ตัวอย่างเช่น หอยควาฮ็อกยังคงแข็งแรงอยู่ได้นานถึง 250 ปี แม้จะสูบตะกอนที่อุดมด้วยแบคทีเรียไปทั่วอวัยวะภายใน เห็นได้ชัดว่าลักษณะการใช้ชีวิต ‘อายุยืน’ สามารถพัฒนาได้หากไม่มีระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว ฉันเสนอคำอธิบายที่แตกต่าง:
ความก้าวหน้าล่าสุดในอณูชีววิทยาที่ช่วยให้นักชีววิทยาสามารถหาปริมาณและระบุจุลชีววิทยาปกติของสัตว์ได้ ชี้ให้เห็นว่าการปรากฏตัวของชุมชนที่ซับซ้อนของแบคทีเรียที่วิวัฒนาการร่วมกันนั้นเป็นลักษณะร่วมในสัตว์มีกระดูกสันหลัง โดยทั่วไป ความเป็นหุ้นส่วนร่วมกันของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังดูเหมือนจะมีความหลากหลายน้อยกว่ามาก
ตัวอย่างเช่น การระบุลักษณะของคู่จุลินทรีย์ในมนุษย์
ได้ระบุแบคทีเรียสปีชีส์มากกว่า 2,000 สายพันธุ์ที่โดยทั่วไปจะเชื่อมโยงเป็นชุมชนภายในตัวเรา — รวมทั้งบนหรือในผิวหนัง ลำไส้ และปากของเรา ชุมชนที่อยู่อาศัยที่มีวิวัฒนาการร่วมกันเหล่านี้มักจะสัมผัสโดยตรงกับเนื้อเยื่อของเรา มีความทนทานต่อการรบกวน เช่น ความอดอยาก และให้ประโยชน์ในการเผาผลาญของยีนและกิจกรรมเพิ่มเติมนับล้าน ในทางตรงกันข้าม มีการระบุแบคทีเรียก่อโรคในมนุษย์น้อยกว่า 100 สปีชีส์ และการสัมผัสกับสิ่งเหล่านี้มักเกิดขึ้นได้ยากและเกิดขึ้นได้ชั่วคราว
ในขณะเดียวกัน มีหลักฐานว่าความสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังกับโลกของจุลินทรีย์ส่วนใหญ่นั้นแตกต่างกัน แม้ว่าลำไส้ที่ไม่มีกระดูกสันหลังจะมีแบคทีเรียได้หลายสิบชนิดเมื่อใดก็ได้ แต่จากการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้พบว่ามีแบคทีเรียที่อาศัยอยู่เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น (น้อยกว่า 8 ชนิด) ดังนั้นจุลินทรีย์ในลำไส้ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังจึงถูกครอบงำโดยนักท่องเที่ยวโดยมีองค์ประกอบที่กำหนดโดยสภาพแวดล้อมภายนอกมากกว่าผู้อยู่อาศัยที่มั่นคงตามลักษณะของสัตว์มีกระดูกสันหลัง ภายใต้สภาวะเหล่านี้ สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอาจใช้ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเพื่อจำกัดช่วงของการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกของจุลินทรีย์ โดยปฏิบัติต่อสัตว์บางชนิดยกเว้นบางสายพันธุ์ในฐานะแขกที่ไม่ได้รับเชิญ ในทางตรงกันข้าม วิวัฒนาการของระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์มีกระดูกสันหลังมีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบอย่างมากจากความจำเป็นในการรักษาจุลินทรีย์ที่มีถิ่นที่อยู่เป็นจำนวนมาก
กลไกที่สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังรับรู้และจัดการพันธมิตรจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ที่พวกเขามีอยู่นั้นไม่เป็นที่รู้จัก แต่มีอย่างน้อยสามกลยุทธ์ที่เป็นไปได้ อย่างแรก มีตัวอย่างในไฟลาที่สำคัญทั้งหมดของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีความสัมพันธ์ของแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์กับระหว่าง 1 ถึง 3 สปีชีส์ที่ได้รับการดูแลภายในเซลล์ ดังนั้นจึงไม่สามารถมองเห็นได้ในระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด ถึงแม้จะแพร่หลายในหมู่สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง แต่ความสัมพันธ์ดังกล่าวดูเหมือนจะไม่มีอยู่ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
กลยุทธ์ที่สองคือการรักษาสิ่งกีดขวางทางกายภาพระหว่างเนื้อเยื่อเจ้าบ้านกับจุลินทรีย์ กลุ่มที่มีความซับซ้อนผิดปกติและมีความเสถียรสูงซึ่งอยู่ในส่วนหลังของปลวกและญาติของพวกมันจะถูกแยกออกจากเนื้อเยื่อของโฮสต์อย่างมีประสิทธิภาพด้วยชั้นของไคตินที่ขัดขวางปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับจุลินทรีย์โดยตรง
ความพยายามของกลุ่ม: ชุมชนจุลินทรีย์เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดความต้องการภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวหรือไม่? เครดิต: EYE OF SPL
ประการที่สาม แม้จะไม่มีฟังก์ชันหน่วยความจำเฉพาะ แต่ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดอาจสามารถจัดการชุมชนง่ายๆ ของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ซึ่งมักมีอยู่ในลำไส้ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง เมื่อเร็ว ๆ นี้ จำนวนขององค์ประกอบการรู้จำจำเพาะของระบบโดยกำเนิดพบว่าในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิดสูงกว่าที่ประมาณการไว้ก่อนหน้านี้มาก องค์ประกอบการรับรู้เฉพาะเหล่านี้อาจเป็นกลไกในการติดตามคู่ค้าจุลินทรีย์จำนวนหนึ่ง การไม่มีกลยุทธ์ทั้งสามนี้ในสัตว์มีกระดูกสันหลังสอดคล้องกับแนวคิดที่ว่าระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้จัดเตรียมกลยุทธ์การจัดการจุลินทรีย์ที่แตกต่างกันและหลากหลายมากขึ้น
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เป็นแรงบันดาลใจให้แนวคิดเหล่านี้ควรช่วยให้เราสามารถทดสอบการคาดการณ์ได้ การจำแนกลักษณะเฉพาะอย่างระมัดระวังของจุลินทรีย์ในลำไส้ของสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิดสามารถระบุถึงหลักฐานพื้นฐานที่ว่าสัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมดมีจุลินทรีย์ร่วมในขณะที่สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังไม่ค่อยจะมี ในทำนองเดียวกัน สรีรวิทยาเปรียบเทียบสามารถทดสอบการคาดการณ์ว่าการบำรุงรักษาโดยสัตว์มีกระดูกสันหลังของกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีวิวัฒนาการร่วมกัน ทั้งตลอดชีวิตและจากรุ่นสู่รุ่น ให้ข้อดี เช่น การย่อยอาหารที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งไม่สามารถใช้ได้กับสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง ในที่สุดก็มีคำถามว่าจะต้องจ่ายเงินสำหรับการอนุญาตของระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวหรือไม่ ภูมิคุ้มกันต้านตนเองเป็นผลหลักประกันของการต่อรองที่เราได้ตัดกับจุลินทรีย์หรือไม่?เว็บสล็อต
