进化免疫系统的
几乎所有生物防御的至少有一个形式,帮助击退致病生物。先进的脊椎动物动物,包括人类,抵御这种微生物通过一组复杂的防御反应统称为免疫系统。这种保护系统从简单的防御机制,但是进化曲折,导致其发展不完全清楚。解开的道路,随后的脊椎动物免疫系统的进化,调查人员已经研究了各种生物的防御反应。他们也检查了基因免疫系统的蛋白质对免疫力的基因起源的线索。这些方法和取得的信息将在以下部分中讨论。讨论人类免疫疾病,看到这篇文章免疫系统紊乱。
发展的主要动物的免疫组
因为免疫系统组成细胞和组织不会让自己僵化,不可能跟踪进化古生物的免疫记录。但是,因为所有的动物表现出一些一般性的自我识别能力和击退外来物质,可以研究现存动物的免疫能力,基于相对位置的这些动物在进化树中,推断一个合理的免疫系统的进化历史。
之间的免疫能力无脊椎动物
从最低级的原生动物更高的海洋被囊动物,无脊椎动物从异物意味着自我区分组件的组件。海绵从一个殖民地将拒绝组织移植从不同的殖民地,但会接受移植的。动物组织移植时更高的个人进化树环节动物蠕虫或海星为例,外国组织通常被入侵吞噬细胞(细胞吞噬并摧毁外国材料)和细胞类似淋巴细胞(白色血细胞的免疫系统),它被摧毁。然而从身体的一部分组织嫁接到另一个在同一个人的坚持和治愈容易和保持健康。所以看起来类似于细胞免疫是出现在这个级别的进化。
昆虫吞噬并消除外国侵略者的过程吞噬作用(“细胞吃”)。因素出现在他们的循环流体,可以绑定到外来细胞,引起聚集,或凝集,这些细胞的数量,一个事件促进吞噬作用。昆虫似乎也获得免疫致病原。
在脊椎动物的免疫能力
免疫系统是最复杂的脊椎动物。可辨认的淋巴细胞和免疫球蛋白(搞笑;也被称为抗体)仅出现在这些生物。最原始的生活vertebrates-the无颌鱼(八目鳗类鱼和七鳃鳗)——没有淋巴组织对应于脾脏、胸腺,免疫反应,可论证的,虽然很幼稚和迟钝。更远的进化树,在软骨鱼类的水平(鲨鱼和射线)和硬骨鱼类,一个胸腺和一个脾存在,免疫球蛋白,虽然是只有那些IgM类的免疫球蛋白检测的。鱼缺乏专业淋巴节点,但他们确实有集群的淋巴细胞在肠道,可能为一个服务类似的目的。
直到陆栖脊椎动物——的水平两栖动物,爬行动物,鸟,哺乳动物——一个完整的免疫系统与胸腺、脾、骨髓,淋巴结是现在和IgM抗体和免疫球蛋白。IgA类的抗体被发现只有在鸟类和哺乳动物,和IgE抗体是局限于哺乳动物。所以看来最原始设备生产具体,收购了免疫力逐渐多样化,以满足新环境危害海洋动物搬走到土地上。
的演变补充系统(一组参与免疫反应的蛋白质)可能发生的速度比免疫球蛋白系统。无颌鱼有补相应组件later-acting(即。,cytolytic, or cell-killing) aspects of complement function, but all higher vertebrates have components similar to the complete complement system of mammals. The fact that the complement system has been so well conserved during evolution implies not only that it has been of great biological value but also that complement and immunoglobulins have interacted throughout the evolution of the immune system in higher vertebrates. (For more information on the complement system, see抗体介入免疫机制。)
遗传免疫系统的起源
研究人员发现许多相似之处的结构蛋白质参与抗原识别和细胞间识别免疫系统。(抗原的外源蛋白的抗体可以识别并结合)。这些蛋白质包括淋巴细胞的抗原受体(MHC)蛋白,免疫反应的coreceptors参与细胞间的识别(如受体名为CD4, CD8,和CD28), FC受体结合y形的茎免疫球蛋白分子。大量的蛋白质没有参与免疫系统也与这些蛋白质共享结构特点。的主要特点相似的结构被称为免疫球蛋白域。每个蛋白质都是由一个或多个Ig域几乎相同的大小。域是由债券硫原子之间形成一个循环的氨基酸末端。虽然每个域都是不同的,有不同分子中功能作为一个整体,氨基酸形成的数量和顺序每个域比预期更类似如果每个独立出现在进化过程中。同样引人注目的是这一事实神经细胞、胸腺细胞和T淋巴细胞(T细胞)在小鼠和大鼠进行表面蛋白称为Thy-1 (thymus-1抗原),也有相同的基本结构和氨基酸的类似安排。所有这些相似之处表明,基因分子起源于一些原始的基因参与一个细胞的识别,这是有序发展所需的复杂,多细胞生物,他们在进化过程中获得了不同的功能。研究者命名这组基因及其蛋白质产品免疫球蛋白超家族。的过程,一个祖先的基因可能会引起这样的家庭的基因包括基因复制,交叉,突变,所有这些将详细讨论遗传学。
不足为奇的是,分子有一个类似的功能(例如,免疫球蛋白或在不同的物种MHC组件)显示了一个更接近相似之处。通过分析不同的氨基酸的数量和他们的位置的多肽链组成IgM和免疫球蛋白分子,例如,人类,老鼠,和兔子,通过合理的假设,变异率,科学家可以估计大概有多少代人将不得不elapse-and因此推测现在多少免疫球蛋白的这些物种是从共同的祖先进化而来IgM-like分子。这样的计算表明,散度的祖先免疫球蛋白发生大约2亿年前。那是大约在同一时间两栖动物被认为是偏离了主要的脊椎动物。所以可以得出结论,免疫系统功能出现更早,继续提供防御外国特工。
塞缪尔·斯科特·珀杜 约翰·h·汉弗莱