大多数细胞进化缓慢，积累更适合其环境的增量变化。 免疫细胞，因为它们必须迅速适应以应对新的威胁，所以进化得更快。 加州大学洛杉矶分校的物理学家现在报告说，其中一部分取决于他们强行将抗原从其他细胞表面拉下来并“研究”它们的能力。

通过使用这种类型的机械力，免疫系统的 B 细胞能够产生抗体，通过靶向其抗原来对抗病毒、细菌和寄生虫等有害病原体，从而能够更好地衡量特定抗原的特性，比较哪些类型的细胞 B 细胞群最有效地识别每种抗原并对其作出反应，并产生更多的此类细胞。

加州大学洛杉矶分校物理学助理教授 Shenshen Wang 表示，免疫细胞以一种主动、有意的方式使用机械力（除了生化信号）来促进自身进化的发现为免疫系统学习和记忆的研究增添了新范式。 天文学和该研究的通讯作者。

“我们表明，快速进化的免疫细胞使用触觉，通过施加主动牵引力来了解它们的抗原靶标并对自己进行排序，”Wang 说。 “这种主动的物理感知使免疫细胞库能够有效应对当前的挑战，同时具有可塑性和适应性以应对未来的威胁。”

长期以来，细胞对外部物理力的感知和反应一直是生物学的基石。 但是关于它们产生自己的物理力量来获取信号的知识是最近才发现的，其进化后果直到现在才被探索过。 王说，这些发现可能有助于科学家们弄清楚如何通过设计一系列疫苗来引导免疫系统的进化，以帮助它学会识别和编码不同抗原的最重要特征。 例如，以这种方式调整的免疫系统可以更快地识别和中和它以前从未遇到过的病毒。

该研究发表在两篇同行评审的期刊论文中。 在《美国国家科学院院刊》中，Wang 和她的合著者、加州大学洛杉矶分校物理学博士生姜宏达描述了 B 细胞如何从它们所束缚的抗原呈递细胞中提取抗原，从而产生通过连接的细胞表面传播的机械应力 并改变细胞相互接触点的能量分布。

Wang 和 Jiang 指出，即使 B 细胞试图从特别坚硬的抗原呈递细胞中提取抗原的尝试没有成功，该过程仍会增强 B 细胞的学习能力。 更重要的是，机械力导致的连接结构变形增加了免疫细胞“记住”它们所学内容的时间，并扩大了它们可以检测到的抗原范围。 如果拉力随着时间的推移变得更强，检测范围就会显着扩大。

在开放获取期刊 Physical Review X 接受发表的一篇论文中，Wang 和 Jiang 解决了一个免疫细胞困境：人体有限的免疫 B 细胞集如何在对它们已经遇到的抗原做出足够强度的反应和同时对它们做出反应之间取得平衡。 还能够识别他们以前从未见过的病原体。 新研究表明，B 细胞的机械力驱动进化提高了记忆多样性，通过平衡对抗原的反应效力和覆盖范围，赋予自然免疫更大的适应潜力。

通过打开多种生物物理途径来提高抗原识别能力，这个活跃的过程让身体的自然免疫有更多的方式来适应新的突变体和未来的变异体。 作者写道，该过程与生物力学传感和生化信号密切相关，可产生能够快速进化以应对新挑战的灵活免疫系统。

“我们提出了一种通过物理获取刺激来进行生物识别的新范式，这可能会补充目前以生化信号为中心的观点，”Wang 说。 “与此同时，它根据物理对进化的影响为理解生物适应提供了一个新的角度。 我们的发现对于理解生物学习和总体上在物理上引导适应性进化，尤其是免疫反应具有广泛的意义。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。