进化“军备竞赛”——海豚和鲸鱼如何对抗疾病威胁

海豚、鲸鱼和其他鲸鱼容易受到与人类相同的健康危害，包括汞、短毒素(如赤潮)和小叶霉菌。它们也是突出环境和公共卫生相关问题的重要前哨物种。然而，了解这些水生哺乳动物如何对抗病原病原体、适应不断变化的病原威胁并触发其免疫反应始终是一项挑战。

佛罗里达大西洋大学的研究人员最近发表的两篇论文揭示了鲸目动物如何在不断演变的病原体群落“军备竞赛”中竞争生存。由于疾病和传染病风险的变化，鲸鱼和海豚必须适应这些变化。今天的问题是，他们能很快适应吗？

在PLOS一号发表的一项开创性研究中，来自FAU港分支机构海洋研究所的研究人员发现，鲸目动物使用了几种策略来在这场进化军备竞赛中取得成功。脊椎动物的免疫反应由一系列快速进化的基因介导，这些基因被称为主要组织相容性复合体或MHC。作为病原体预警系统，MHC不仅能发出警报，还能启动武装反应。为此，MHC蛋白需要能够在分子水平上区分“朋友”和“敌人”。与锁定和锁定机制类似，个体的MHC“锁定”必须能够与病原体的肽“钥匙”结合，以启动防御序列。

FAU团队发现，这些鲸类不仅保留了锁型的遗传多样性，即有助于触发免疫反应的结合口袋的构象，而且在如何调控许多产品的生产上也选择了多样性。需要锁。MHC受到监管，以防止过度活动，在过度活动中，免疫系统可能会攻击自己的细胞，而活动太少，免疫系统不会对真正的威胁做出快速或强烈的反应。

“这是首次尝试将MHC构象和遗传变异的调节作为鲸类动物疾病易感性的早期指标，”该研究的第一作者、FAU港分院的研究员海蒂JT帕甘博士说。

异教徒和合作者希望为鲸目动物开发一个更全面的MHC标记系统，并结合传统和下一代测序方法进行基因分型。他们使用这个标记系统来研究比较河口和海洋生境中MHC海豚多样性的进化和种群力量。

通过将这些遗传数据与Torrey Pines分子研究所的Colette T. Dooley博士开发的免疫蛋白质组学方法相结合，研究人员现在对鲸鱼和海豚如何继续适应当前的情况有了更全面的了解。致病环境。

杜利应用了免疫遗传学和免疫蛋白质组学技术，并对组合文库进行建模，以确定在佛罗里达州河口和沿海宽吻海豚中发现的哪种类型的肽(“关键”)MHC可以识别。从那里，她使用生物信息学来确定哪些微生物可能产生这些特征分子。

“我们第一次对所涉及的病原体有了清晰的认识，现在我们已经制定了研究团队研究包括人类在内的其他物种的路线图，以实现这一目标，”杜利说，他在FAU发表了这些研究成果。八月加入PLOS一队。“这些见解将使我们能够改善这些面临特定疾病威胁的鲸目动物的种群健康预测。”

宽吻海豚栖息在佛罗里达大西洋沿岸的沿海水域和许多河口、海湾和泻湖，包括256公里长的河泻湖河口系统。已经发现，沿海种群在人口和基因上与许多种植种群和泻湖种群不同，尽管也记录了一些基因流动和移动。

化学污染、高营养输入、盐度降低、海藻生境丧失和富营养化都导致了IRL河口系统的生境质量差。对于几种鲸目动物，已经记录了种群之间的差异，甚至个体对疾病的易感性，这通常与免疫抑制污染物的浓度有关。

研究团队负责人表示：“通过这些突破，我们终于有了工具，可以帮助野生动物管理者和卫生专业人员从单个动物如何设计来识别环境中的微生物分子并启动免疫反应的角度来评估疾病风险。格雷格奥科里-克洛博士是FAU港分校的研究教授。“我们现在需要将这些工具直接带到现场，并应用于其他物种。”

2013年，不同数量的大西洋宽吻海豚在前往佛罗里达东海岸的佛罗里达群岛的途中死亡。然而，墨西哥湾的海豚没有受到影响。这表明研究人员认为，许多因素可能会影响疾病传播的空间变异，并不同程度地影响邻近人群。

“虽然我们已经了解了很多关于‘锁’脊椎动物种群的变异，但到目前为止，我们对疾病的‘钥匙’知之甚少，”O'Corry-Crowe说。

“这个问题已经成为将MHC多样性研究应用于实际评估野生种群应对疾病威胁能力的巨大障碍。”

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