深海鮟鱇鱼分布于世界各海域,但目前所知约有160种鮟鱇鱼数量非常稀少。它们会在300~5,000米漆黑的海里,用头部前悬挂的发光饵球吸引猎物,正因如此也昵称为灯笼鱼。鮟鱇鱼有非常大的口部和能扩大的胃部,能瞬间捕捉并吞食比身体还大的猎物。

深海鮟鱇鱼的雄性体形比雌性小非常多,比较极端的例子,雌性的长度甚至可达雄性的60倍长,体重相差至50万倍。雄性鮟鱇鱼并没有发光饵球,反而有发育良好的大眼睛和大鼻孔,能接收物种特有的雌鱼放出的化学分泌物,因此找到雌鱼结合。
雌雄深度结合,难分彼此
生活在深海的鮟鱇鱼繁衍策略非常特别。体型非常迷你的雄鱼会一直贴附在对它们来说非常巨大的雌鱼身上,两者组织相连并创建共享血液循环系统。
鮟鱇鱼这种繁衍现象称为“异性寄生生活”。对分布于广阔深海的鮟鱇鱼来说,雄鱼和雌鱼非常难遇见进而交配,因此发展出这种繁衍策略,可克服实例分散的限制,达到延续下一代的目的。
早在1920年,一位冰岛渔业学家首次发现贴附在一起的鮟鱇鱼,自此后一世纪,这种神秘的深海鱼类的奇特繁衍策略,就一直是人类解不开的谜题。
鮟鱇鱼的繁殖策略最让科学家着迷的不只是特别。鮟鱇鱼在异性寄生状态下,雄鱼会变成完全依赖雌鱼养分供给的身体一部分,就像胎儿在母体内增长,或像移植器官融入受赠者的身体。
但比起人类器官移植是如此困难,鮟鱇鱼的例子中,基因相近甚至身为同种的两个实例,组织相互结合时竟然不会发生预期应会出现的免疫排斥反应。
7月30日发布于期刊《科学》的研究,德国马克思普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所(Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics)及美国华盛顿大学(University of Washington)的科学家针对此现象,研究鮟鱇鱼的免疫系统为何不会在组织融合的时候产生免疫反应。
过去数十年,科学家一直想知道鮟鱇鱼这种罕见现象究竟怎么发生的。几年前马克思普朗克研究所免疫学家Thomas Boehm博士和华盛顿大学世界级鮟鱇鱼专家的鱼类学家Pietsch博士开始合作,研究不同种类的鮟鱇鱼基因组。

棘头光棒鮟鱇(Photocorynus spiniceps),雌鱼背上寄生着一只小小的雄鱼。(Source:华盛顿大学,下同)
能否解决人类器官移植的排斥反应?
共同作者的华盛顿大学水产及渔业科学荣誉教授Ted Pietsch表示,研究鮟鱇鱼是很好的机会,通过研究此现象了解人类组织器官移植时遇到的困难。
他们首先开始研究鮟鱇鱼的(major histocompatibility,主要组织兼容性复合体)抗原结构。MHC是一种生物体细胞表面分子,当细胞受外来病毒或细菌感染时,担任免疫系统的警报信号。
为了确保所有外来病原体都能有效辨认,MHC分子的串行结构变化非常多样,因此很难在同个物种找到两个实例有近乎相同的MHC结构,MHC分子的多样性也是器官或骨髓移植时会产生组织配对问题的原因。研究鮟鱇鱼的MHC过程,团队惊讶的发现,永久异性寄生的鮟鱇鱼竟然没有能表现MHC分子的基因,就像它们为了组织融合繁衍而放弃了免疫系统辨认外来威胁的能力。
人类的免疫系统对抗对外来威胁时,例如器官移植后产生排斥等状况,一般负责清除感染细胞或攻击外源组织的杀手T细胞,也在免疫系统扮演非常重要的角色。但鮟鱇鱼的免疫系统,团队发现鮟鱇鱼的杀手T细胞反应非常迟钝,甚至几乎没有功能。除此之外,团队也通过分析确认某些种类的鮟鱇鱼,免疫系统一大防御利器的抗体系统,也几乎不存在。

雌性约氏黑角鮟鱇,称为黑海恶魔(Melanocetus johnsonii),下方有一只相对较小的寄生雄鱼。
独树一格的免疫反应
一般来说,脊椎动物的免疫系统可分为先天免疫系统(innate immunity)及后天免疫系统(adaptive immunity)。先天型免疫反应较快、没有专一性、保护不持久,例如物理性的屏障皮肤、化学性的分泌物、发炎反应等。后天型免疫则通过识别特定外来病原体,进而产生专一性的防御及长期记忆,包含以淋巴细胞为主的协同防御,通过抗原识别清除受感染的细胞及病原体。Boehm博士表示,鮟鱇鱼身上发现的各项免疫系统缺失,换成在人类身上,会因免疫不全导致死亡。
但与一般脊椎动物免疫系统不同,研究团队发现鮟鱇鱼免疫系统采取的策略十分独特。它们缺乏一般与组织排斥有关的基因,但拥有更好的先天免疫反应,并以此对抗外界感染源。
虽然免疫系统是经过几亿年演化,形成稳定的先天免疫系统及后天免疫系统,但这项研究结果也显示,后天免疫系统并不像我们以为的无可取代,自然界也有脊椎动物只依靠先天免疫系统生存。
虽然目前对鮟鱇鱼先天免疫增强的细节还有待进一步研究,这项研究所揭开的鮟鱇鱼免疫策略,或许可在未来帮助免疫系统缺失或受损的病患。
(首图为薛氏宽鳃鮟鱇;来源:Flickr/NOAA Photo LibraryCC BY 2.0)