我們的免疫系統必須將微生物識別為潛在危險，然後才能對其作為威脅做出反應。為了做到這一點，細胞使用特殊的模式識別受體，根據某些分子結構廣泛識別各類微生物。
其中一種標誌性結構是脂多糖 (LPS)，這是一種錨定在多種細菌型別細胞膜上的長鏈糖。許多研究人員認為，我們的身體可以識別任何微生物產生的 LPS 版本，除了少數專門進化以逃避免疫檢測的病原體。但一項新的研究表明，存在一些深海細菌菌株，它們的 LPS 對我們細胞的模式識別受體基本上是不可見的。
2017 年，一個科學家團隊乘坐施密特海洋研究所的“法爾科”號研究船前往基裡巴蒂的鳳凰群島保護區 (PIPA)，這是地球上最大的海洋保護區之一，位於中太平洋。作為對這個基本上未受破壞的生態系統探索的一部分，研究人員從海面以下 3,000 米（近兩英里）的深處採集了細菌。他們在船載實驗室中培養了 50 個菌株，並將每個菌株暴露於培養皿中的人和小鼠免疫細胞。免疫細胞識別了少數新細菌菌株上的 LPS，並像對普遍存在的細菌（如大腸桿菌）一樣做出反應。但 80% 的深海細菌菌株對於一種或兩種 LPS 檢測模式識別受體來說是完全無法識別的。
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“我認為這篇論文非常令人興奮，”賓夕法尼亞大學免疫學家 Sunny Shin 說，她沒有參與這項研究。她指出，這些發現與普遍的理解相反，即這些受體可以識別任何外來微生物。相反，發表在Science Immunology上的這項研究表明，模式識別受體的進化是為了可靠地檢測僅在熟悉環境中發現的微生物。
“我們的免疫系統當然需要檢測我們在去星巴克時會遇到的每一種微生物，”波士頓兒童醫院免疫學家 Jonathan Kagan 說，他是該研究的合著者。但它顯然至少沒有檢測到一些生活在我們永遠不會自然遇到的環境中的微生物。
這是否意味著我們需要擔心深海微生物會侵佔我們的免疫系統？可能不會。首先，在寒冷、黑暗和高鹽度的深海中茁壯成長的細菌不太可能在我們溫暖的身體內這樣做。而且免疫系統還有許多其他機制來感知入侵細菌。
然而，這項研究可能會帶來有趣的臨床應用。研究人員長期以來一直考慮在疫苗中加入 LPS 以幫助啟動免疫系統——但這會引起如此強烈的免疫反應，以至於可能很危險。儘管鳳凰群島的大多數深海細菌都具有不會引發反應的 LPS 變體，但有些會引發中等程度的反應。Kagan 說，這些新的 LPS 分子可能有可能用作“刻度盤”，讓癌症疫苗研究人員微調免疫反應，而不是僅僅在零和 10 之間切換開關。
深海不是傳統的免疫學研究場所。這項研究源於 Kagan、實驗室成員 Anna Gauthier 和海洋生態學家蘭迪·羅特詹之間的獨特合作，蘭迪·羅特詹是 PIPA 的聯合首席科學家。羅特詹計劃了一次探索性探險，她邀請高蒂爾沿途收集和鑑定深海細菌。
研究人員計劃明年夏天再次進行跨學科探險到 PIPA，以調查更有針對性的問題，包括珊瑚等本地深海生物如何對其細菌鄰居做出反應，羅特詹說。但該團隊對驚喜持開放態度，她補充說：“這就是基礎研究的美妙之處——你永遠不知道它會走向何方。”