科學家發現鹿也擁有鐮狀細胞
和鐮狀細胞性貧血患者體內的紅細胞一樣,麂體內的紅細胞也能扭曲成異常形狀。
鹿和鐮狀細胞性貧血患者擁有一些共同之處:它們的紅細胞會扭曲成異常形態。如今,研究人員闡明了鹿的血液細胞中導致這種扭曲的細胞改變。此項發現解決了一個自19世紀40年代起便令科學家感到困惑的謎題,並且可能有助於科學家明確畸形的血液細胞如何使一些人抵抗瘧疾。
鐮狀細胞性貧血患者攜帶一種令血紅素(在血液中運送氧氣的分子)結構發生扭曲的突變。這種DNA「故障」使β-球蛋白——產生血紅素的兩種蛋白之一 ——更具有黏性,從而導致血紅素分子黏在一起並且形成僵硬的纖維。反過來,這些纖維將通常是圓盤狀的紅細胞扭曲成新月形或者其他異常形狀。當被扭曲的脆弱的紅細胞堵塞小型血管或者破裂時,患有該疾病的人會遭到疼痛、疲勞和器官受損的折磨。
來自若干種鹿的血液細胞也會呈現鐮狀,但科學家並不清楚是什麼促成了這種改變。為此,英國醫學研究委員會倫敦醫學科學院進化生物學家Tobias Warnecke和同事收集了來自全球15種鹿的血液、肌肉和DNA樣本。Warnecke介紹說,大多數樣本來自動物園的動物,但為獲得來自兩種鹿、駝鹿和馴鹿的組織,他們不得不從出售罕見肉類的公司購買碎肉。
這兩個物種以及北美馬鹿並未表現出呈鐮刀狀的紅細胞。當科學家將它們的β-球蛋白氨基酸序列和來自細胞呈鐮狀的鹿的序列進行比對時,他們發現了一處關鍵差異:在鐮刀狀紅細胞中,一種氨基酸從谷氨基酸變成了纈氨酸。相同的氨基酸交換髮生在引發鐮狀細胞性貧血的擁有錯誤形式的血紅素內,只不過位於分子中一個不同的位置。
在鹿的紅細胞中發生的這一轉變似乎使它們的血紅素分子傾向於聚集成纖維。研究人員在日前出版的《自然—生態學與進化》雜誌上報告了這一發現。不過,和人類不同,擁有鐮刀狀細胞的鹿似乎是完全健康的。「我確定這裡面肯定有代價,但並不清楚代價是什麼。」Warnecke表示。
對於人類來說,紅細胞變成鐮刀狀的代價是明確的。在美國,患有該疾病的人通常不會活過50歲。不過,錯誤的β-球蛋白基因在瘧疾盛行的地方似乎出人意料的常見。這是因為僅擁有此版本基因一個缺陷拷貝的人獲得了一些針對瘧疾的保護,儘管研究人員並不確定被改變的蛋白如何對抗引發該疾病的寄生蟲。
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