大图:在外太空诞生的果蝇

大图:在外太空诞生的果蝇

这是一只在太空中长大的果蝇。太空并不是导致它浑身长满白色毛发的直接原因,但间接原因却起了作用。白色的东西是真菌,这只果蝇之所以会长出这种东西,是因为它在太空中孵化并长大成人后,无法像在地球上长大的健康果蝇那样抵抗真菌感染。

这张图片来自美国几所机构的生物学家团队的研究。对宇航员的观察和对人类免疫细胞的研究表明,太空会削弱免疫系统。这个美国团队想更多地了解细胞层面的情况。他们在太空中飞行的小苍蝇告诉他们,低重力会关闭苍蝇免疫系统的一个重要组成部分——人类也有类似的免疫系统。

他们在今天发表在《PLOS ONE》杂志上的一篇论文中写道,他们的发现为他们提供了一些初步的想法,解释了为什么人们在太空中待了一段时间后免疫力也会下降。他们在超重力环境下进行的一项实验——在地球实验室中使用离心机为苍蝇设计——也表明,暴露在重力下可以防止太空对免疫力的影响。

太空苍蝇和地球苍蝇生来就具有相同的基因,但是它们之间究竟哪些基因被开启并发挥作用却有所不同。

研究小组利用发现号航天飞机将果蝇卵送入太空。(有趣的是:这是第一批以免疫学的名义进入太空的果蝇。)这些卵在太空中待了 12 天,在此期间它们孵化,以幼虫的身份爬行,然后成为成年果蝇。然后它们回到地球,生物学家用两种细菌中的一种感染它们,要么是大肠杆菌,要么是一种叫做白僵菌的真菌。(我在太空中幸存了下来,但我感染的只是真菌。)

太空苍蝇的免疫系统可以抵抗大肠杆菌,但无法抵抗白僵菌。与此同时,在地球上饲养的类似对照苍蝇可以抵抗这两种感染。

为了弄清太空苍蝇为何难以抵御真菌,科学家们分析了所有苍蝇的基因。太空苍蝇和地球苍蝇出生时都具有相同的基因,但究竟哪些基因被激活并发挥作用却有所不同。在地球苍蝇中,与免疫系统相关的基因在感染真菌后开始高速运转。除其他基因外,地球苍蝇激活了一种称为 Toll 信号通路的基因,科学家们早就知道苍蝇会利用这种基因来抵抗真菌。人类也有类似 Toll 的基因,它们也参与免疫。

太空苍蝇的反应与它们待在家里的兄弟姐妹不同。它们在遇到白僵菌后开启了一些免疫基因,所以并不是说它们完全无助。但它们并没有使用地球苍蝇使用的所有基因,也没有打开它们的 Toll 通路基因。在论文中,生物学家称他们的太空苍蝇“严重免疫受损”。

奇怪的是,当生物学家用离心机饲养苍蝇以模拟高于地球的重力时,它们比正常的地球苍蝇更容易在真菌感染中存活下来。

科学团队提出了一些假设,说明果蝇在受到重力影响时,基因激活情况可能会发生改变。团队指出,这些假设是可以验证的,尽管团队没有在这篇论文中这样做。生物学家写道,下一步应该是将果蝇送往国际空间站,这样这些小虫子就可以在太空中呆更长时间。

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