动物为什么没有进化出远程捕猎器官?

动物为什么没有进化出远程捕猎器官?

逗逗SF,生命科学PhD/业余写小说

别说动物了,就连细胞都有“远程捕猎”。

最经典的,是中性粒细胞的 NETosis(胞外诱捕网),又叫中性粒细胞的 extracellular trap(胞外陷阱)

遇到细菌病毒之类的病原体,甚至癌细胞,发现没法吞噬情况紧急,中性粒细胞会立刻化身喷射战士,把自己的 DNA 喷射出去,变成一张“网”,控制住病原体。

https://www.mpiib-berlin.mpg.de/2065118/neutrophil-extracellular-traps-aktivieren-das-immunsystem
https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/ATVBAHA.119.312463

中性粒细胞的 NETosis 控制新冠病毒

https://www.news-medical.net/news/20220307/NETosis-in-COVID-19-and-MIS-C.aspx
https://www.nature.com/articles/s41581-019-0163-2

养过中性粒细胞的同学都知道,这玩意儿动不动就被激发,稍微加点免疫激活的东西就喷射,染一下 DAPI(DNA 染料)能看到 DNA 喷得飞起,加点 LPS 或者 PMA 再加点 elastase 的染料,能看到 DNA 飞出细胞十几倍长度那么远。

DNA 本身是聚合物,就很粘,负电性、氢键使它很容易和各种分子相互作用,就很容易把周围的东西都粘住了。

再加上喷射出来的东西不止是 DNA,还有 elastase, myeloperoxidase, cathepsins 之类的比较“粘”的蛋白质,对很多其他蛋白分子的粘附性都很高,对病原体也很有杀伤性。

https://stemcell.keck.usc.edu/immune-differences-between-male-and-female-mice/

电镜下能看到被中性粒细胞远程捕获的病原体。

https://www.labome.com/method/Extracellular-Traps-NETosis-and-METosis.html
https://www.labome.com/method/Extracellular-Traps-NETosis-and-METosis.html

当然,鞠躬尽瘁至死方休捕获病原体的中性粒细胞也不全然都是好的,如果 DNA 喷多了,整个微环境都变得黏黏的也会出问题,通俗地讲,就是不止病原体被粘住了,器官微环境里的各种分子都被粘上去了没法被代谢掉了,尤其是钙离子镁离子一类的“硬核”玩意儿。中性粒细胞的 NETosis 已经被证明和肾结石、胰腺炎、痛风等各种疾病有直接关系。

Reference

Vorobjeva NV, Chernyak BV. NETosis: Molecular Mechanisms, Role in Physiology and Pathology. Biochemistry (Mosc). 2020 Oct;85(10):1178-1190. doi: 10.1134/S0006297920100065. PMID: 33202203; PMCID: PMC7590568.

Daniel, C., Leppkes, M., Muñoz, L.E.et al.Extracellular DNA traps in inflammation, injury and healing.Nat Rev Nephrol15, 559–575 (2019). doi.org/10.1038/s41581-