从胆量到荣耀肠道防御的演变

由于冲绳科学技术研究生院的一个团队已经绘制了动物肠道如何进化以保护自己免受微生物攻击的进化历程，因此新的自然通讯论文已经进入了我们的内部。

在小鼠和人类中，肠道内衬有一层粘液 - 并且在其他哺乳动物中被认为是相同的。但这种肠道衬里风格是一种新的发展，从进化的角度讲;大多数无脊椎动物用甲壳质制成的膜保护肠壁，甲壳素可作为微生物的屏障，有助于预防感染。但到目前为止，科学家们还不确定哪一个先出现，或者它们是否相关。但由OIST海洋基因组学部门的中岛圭佑博士领导的团队热衷于找到答案。

几丁质是一种丰富的生物材料，由多种生物产生。从蟹壳到真菌的细胞壁，甲壳素在其常见的存在方面仅次于纤维素。作为自然界的多功能建筑材料，甲壳素甚至可以在无脊椎动物的肠道内壁中找到，它可以作为防御潜在有害微生物的防御屏障。

但奇怪的是，大多数脊椎动物不会分享这种几丁质衬里的肠道。相反，他们用一层粘液来保护自己，细菌能够定植但不能穿透。Nakashima博士的研究小组发现了一组动物，它们的肠道中都含有甲壳素和粘液：Tunicates。

被称为海鞘的被囊动物是通过过滤海水中的食物颗粒而生活的简单动物。虽然它们没有脊柱，但它们与脊椎动物密切相关，具有相似的基因组背景，使其成为研究它们进化的理想选择。但正是他们的肠道衬里的独特性吸引了研究团队：“我们注意到被囊中似乎有一种中间类型的肠道衬里，可以显示哺乳动物和无脊椎动物的肠道衬里共享一个进化环节，”中岛博士说。

不仅有具有这些过渡衬里的被囊 - 其他简单的脊索动物如柳叶刀，无颌鱼和一些硬骨鱼也有能力在其内脏中产生几丁质 - 实际上是唯一一组完全丧失几丁质产生基因的脊椎动物是哺乳动物。

与一种被囊类动物，Ciona intestinalis A型一起工作，研究小组观察了他们的基本肠道表面，该肠道主要由几乎完全由甲壳素制成的纳米纤维屏障后面的毛发状纤毛组成。这种几丁质纳米纤维网嵌入表面基质中 - 恰好形成凝胶形成的粘蛋白作为主要成分 - 这也恰好是哺乳动物肠道中发现的粘液层的构建块。在化学防止一些被囊动物合成几丁质后，研究小组注意到被囊动物死亡 - 但那些接受抗生素治疗的人能够存活下来。

实验表明，几丁质层具有抗菌作用，通过物理阻断病原菌和其他有害微生物到达肠道表面来预防感染。但是同一空间中粘液的存在与更复杂的脊椎动物非常相似。看起来这些被囊类动物是无脊椎动物之间的一种缺失环节，例如只有几丁质作为微生物防御的昆虫，以及使用粘液层作为微生物定植的诱饵的哺乳动物，使脆弱的细胞壁能够发挥其重要作用。功能不受干扰。

Nakashima博士的团队在各种脊索动物上进行了数年的比较分析，能够追踪从一种肠道模型到另一种模型的进化路径，编制中间肠道结构，沿途使用不同量的几丁质和粘液。这是对一个最关键的身体结构的进化的前所未有的展望，这个结构使我们所有人都能从微生物到现在都保持安全。

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