脊椎動物氣體填充器官（Air-filled organs）最早出現(xiàn)于4億年前輻鰭魚類中，被稱為“原肺”。在泥盆紀(jì)時期，早期魚類由水中向陸地過渡。為了適應(yīng)外界環(huán)境，早期魚類“原肺”逐漸演化形成了四足動物的肺，行使呼吸作用。然而，生存在水中的大部分硬骨魚類則演化出鰾（Swim bladder），除了具有呼吸、發(fā)聲和聽覺等輔助功能外，其主要作用是調(diào)節(jié)身體在水中的沉浮（Buoyancy control）。 

　　繼達(dá)爾文提出鰾和肺是同源器官的假說之后，許多科學(xué)家陸續(xù)從組織形態(tài)、器官發(fā)育和分子遺傳學(xué)等方面找到相關(guān)證據(jù)支持這一觀點(diǎn)。研究表明四足動物肺具有黏膜相關(guān)淋巴組織（MALT），其中效應(yīng)分子IgX（兩棲類）或IgA（爬行、鳥和哺乳類）在肺黏膜抵御外界病原入侵過程中發(fā)揮關(guān)鍵的免疫功能。大多數(shù)硬骨魚鰾通過鰾管與食管相連（圖1），與外界相通，鰾腔內(nèi)存在大量黏膜微生物，然而在演化過程中，鰾是否具有黏膜免疫功能以及抗感染應(yīng)答機(jī)制還有待闡明。 

圖1 鰾和四足動物肺的形態(tài)結(jié)構(gòu) 

　　為了回答這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院水生生物研究所徐鎮(zhèn)研究員團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)魚鰾存在肺類似的I型黏膜上皮，并覆蓋一層黏液，存在彌散性MALT。構(gòu)建鰾感染傳染性造血器官壞死病毒（IHNV）模型，發(fā)現(xiàn)病毒能入侵鰾黏膜上皮，誘導(dǎo)局部產(chǎn)生強(qiáng)烈的先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)病毒感染后鰾黏膜中IgT⁺ B細(xì)胞數(shù)目顯著增殖，并在局部分泌大量病毒特異性IgT。跟IgM和IgD相比較，黏膜IgT對病毒具有更顯著的中和作用。更重要的是，含有特異性IgT效價的鰾黏膜能抵御高濃度病毒的再次入侵，然而，當(dāng)IgT⁺ B細(xì)胞被耗竭（Depletion）后，病毒載量顯著升高，組織發(fā)生病變，表明特異性IgT在鰾黏膜抗病毒感染中發(fā)揮重要功能。以上結(jié)果揭示了魚鰾的黏膜免疫功能，盡管魚鰾和四足動物肺在生物演化過程中分屬兩支，而且生理功能上存在很大差異，但它們擁有類似的抗病毒感染的黏膜免疫應(yīng)答機(jī)制。 

　　該項工作以“Teleost swim bladder, an ancient air-filled organ that elicits mucosal immune responses”為題在線發(fā)表于Cell Discovery。水生所徐鎮(zhèn)研究員和賓夕法尼亞大學(xué)J. Oriol Sunyer教授為論文通訊作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院博士后于永耀、博士生黃振宇和董雰以及水生所博士后孔維光為論文共同第一作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家博士后創(chuàng)新人才計劃等項目的支持。 

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41421-022-00393-3