為什么小鼠、人以及其他的脊椎動(dòng)物攜帶著上千種不同的基因并被表達(dá)成稱為MHCs的免疫系統(tǒng)蛋白質(zhì)，甚至這其中的一些基因卻使得脊椎動(dòng)物更易于感染或發(fā)生自身免疫疾病，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題生物學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了新的證據(jù)。“主要組織相容性復(fù)合體”（MHC）的蛋白質(zhì)在脊椎動(dòng)物的大多數(shù)細(xì)胞表面被發(fā)現(xiàn)。他們把與自身相似的蛋白質(zhì)與外源的蛋白質(zhì)相區(qū)分，并引發(fā)對(duì)這些外來(lái)侵略者的免疫反應(yīng)。MHCs能識(shí)別入侵的病菌，排斥或接受移植的器官，并在幫助脊椎動(dòng)物尋求可兼容的配體中起作用。雖然任何特定的個(gè)體中有不超過(guò)12種的MHC的6個(gè)基因，但是產(chǎn)生的MHC蛋白質(zhì)的六個(gè)人類基因的其中任一個(gè)，在任何地方的人群中有從數(shù)百到2300個(gè)品種。

“為什么相同的MHC基因在人群中有這么多不同的版本，”Kubinak說(shuō)，“這個(gè)謎底主要在于許多人攜帶的MHCs使得他們對(duì)于一些病原體（包括艾滋病病毒，瘧疾和B型、C型肝炎）和自身免疫性疾病（I型糖尿病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡、多發(fā)性硬化癥、腸易激綜合癥、強(qiáng)直性脊柱炎）具有易感性。

科學(xué)家已經(jīng)提出了為什么在脊椎動(dòng)物種群中存在這么多的MHC基因變異的三個(gè)理論（無(wú)脊椎動(dòng)物沒(méi)有MHCs），并說(shuō)所有三種理論可能參與維持MHCs的極大多樣性：

理論一

一個(gè)有更多的MHC變異體的個(gè)體比擁有較少變異體的個(gè)體具有更好的免疫反應(yīng)能力，因此，隨著時(shí)間的推移，有更多MHCs的生物體更容易生存。然而，這個(gè)理論不能解釋的MHC多樣性的充分程度。

理論二

以往的研究表明，人類和其他動(dòng)物被有“外來(lái)”MHCs的配體而不是與自身有相同MHCs的配體吸引。擁有不同的MHC變異體的父母生出的兒童具有更多的MHCs，因而擁有更強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)。

機(jī)體與病原體之間對(duì)抗的共同進(jìn)化：“我們有一個(gè)有機(jī)體，并且微生物可以感染它，”Kubinak說(shuō)，“微生物進(jìn)化從而更好地感染生物體，生物體進(jìn)化出更好的防御系統(tǒng)以對(duì)抗感染。”一個(gè)解釋在MHC基因極大的多樣性的理論是，隨著時(shí)間的推移這些利益的相互競(jìng)爭(zhēng)有利于保持MHCs更多的多樣性。”

“你自然地保留了戰(zhàn)勝疾病的基因”，Kubinak說(shuō)，“他們幫助你生存，所以隨著時(shí)間的推移那些MHC基因在人群中更常見(jiàn)，因?yàn)槿藗償y帶著這些基因去存活并產(chǎn)生后代。”

理論三

病原體如致病的病毒、細(xì)菌或寄生蟲(chóng)感染動(dòng)物，動(dòng)物則用MHCs來(lái)識(shí)別侵略者并引發(fā)免疫反應(yīng)來(lái)消滅入侵的病原體以進(jìn)行自我防護(hù)。但隨著時(shí)間的推移，一些病原體的變異并演變得不易被MHCs識(shí)別，從而逃脫免疫反應(yīng)。結(jié)果，這些病原體過(guò)多繁殖。失去對(duì)細(xì)菌的戰(zhàn)斗力的MHCs變得不太常見(jiàn)，因?yàn)閿y帶它們的人易于患病。有人認(rèn)為，這種疾病易感性的MHC基因最終應(yīng)該從種群中消失，但他們通常不會(huì)。

為什么一些MHCs基因變得消失的同時(shí)另外一些可以持續(xù)存在，這有兩個(gè)原因。

首先，一些現(xiàn)在稀有的MHCs基因獲得優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗麄儾辉偈轻槍?duì)正在進(jìn)化中的微生物，他們重獲了發(fā)現(xiàn)并擊敗相同細(xì)菌的能力，這些細(xì)菌他們?cè)缦饶軗魯。髞?lái)這些細(xì)菌的突變體他們也能擊敗。

第二，有些稀有MHCs基因可以對(duì)完全不同的微生物發(fā)起有效的免疫反應(yīng)。

通過(guò)允許一種疾病的病毒在小鼠體中迅速進(jìn)化，Potts、Jason Kubinak和其他猶他大學(xué)的科學(xué)家對(duì)于技術(shù)上稱為“對(duì)立的共同進(jìn)化”的這種基因和細(xì)菌之間的軍備競(jìng)賽提出了新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。該研究結(jié)果發(fā)表在本周的網(wǎng)上期刊“國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)”（PNAS）上。

猶他州立大學(xué)的生物學(xué)家韋恩·帕茲說(shuō)：“這項(xiàng)研究的結(jié)果解釋了為什么有這么多版本的MHC基因，以及為什么那些造成疾病易感性的基因被保留而不被消除。”“這些基因都參與了一個(gè)永無(wú)休止的”軍備競(jìng)賽”，這導(dǎo)致他們?cè)谌魏螘r(shí)間點(diǎn)都能很好抵抗一些感染，而卻不能抵抗其他感染和自身免疫病。”研究員研究了60只遺傳相同的小鼠，此外，這些小鼠被分成b、d、k三組，每組具有各自不同的MHC基因種類。叫做友好病毒的一種小鼠白血病病毒在組織培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后被用來(lái)感染三個(gè)MHC類型組中的兩個(gè)。病毒在小鼠體內(nèi)快速增長(zhǎng)并在脾臟和肝臟內(nèi)攻擊、擴(kuò)散和復(fù)制12天。收集脾中的病毒顆粒，疾病的嚴(yán)重程度由測(cè)量體重和脾臟腫大的重量來(lái)評(píng)估。然后，從第一輪三對(duì)小鼠(b、d、k各一對(duì))中獲得的病毒被用來(lái)感染具有同樣MHC類型的另外三對(duì)小鼠。對(duì)此實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行重復(fù)直到每組MHC類型中的10對(duì)小鼠都被感染，這樣的時(shí)間允許病毒突變。

在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，友好病毒可適應(yīng)其攻擊的小鼠細(xì)胞，并逃脫MHC變異體(b、d或k)的攻擊。接下來(lái)，研究者發(fā)現(xiàn)，病毒適應(yīng)只是針對(duì)于特異的MHC蛋白。比如，能適應(yīng)并致病b型MHC類型小鼠的病毒，卻能被d、k類型MHC的小鼠有效攻擊。

在第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，病原體適應(yīng)力（由脾病毒顆粒的數(shù)量來(lái)衡量）與病原體的毒力相關(guān)（由脾臟腫大程度和重量衡量）。所以病毒逃脫b型MHC 使得這種類型MHC的小鼠病情加重。Potts說(shuō)：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)首先證明了一種病毒與MHC基因?qū)沟墓餐M(jìn)化。”

使用抗生素以提高奶牛和其他牲畜的生產(chǎn)力是人類疾病越來(lái)越抵抗抗生素的一個(gè)重要原因。通過(guò)選擇性育種獲得更多的牛奶和牛肉的方法可減少牲畜的遺傳多樣性，包括其MHCs。因此，牛群繁殖中獲得更多的MHCs可提高其抗病能力，從而減少抗生素的需求。

由于瀕危物種數(shù)量的減少，所以遺傳多樣性減少，這使得它們更容易成為細(xì)菌的目標(biāo)。Potts說(shuō)，在瀕危物種中繁殖有保護(hù)作用的MHCs以鞏固它們的疾病防御力將會(huì)令人滿意。

MHCs的異常變異在人與其他生物中對(duì)新出現(xiàn)的傳染病的傳播和演變是非常重要的。實(shí)際上，研究人員使用病毒在小鼠中進(jìn)化從而創(chuàng)建了新出現(xiàn)的疾病。“這是一個(gè)模型，驗(yàn)證了一旦情況改變了，病毒具有更強(qiáng)的毒力，”波茨說(shuō)，“繼而會(huì)出現(xiàn)新的疾病。”