我们的免疫系统必须将微生物识别为潜在危险，然后才能对其作为威胁做出反应。为了做到这一点，细胞使用特殊的模式识别受体，根据某些分子结构广泛识别各类微生物。
其中一种标志性结构是脂多糖 (LPS)，这是一种锚定在多种细菌类型细胞膜上的长链糖。许多研究人员认为，我们的身体可以识别任何微生物产生的 LPS 版本，除了少数专门进化以逃避免疫检测的病原体。但一项新的研究表明，存在一些深海细菌菌株，它们的 LPS 对我们细胞的模式识别受体基本上是不可见的。
2017 年，一个科学家团队乘坐施密特海洋研究所的“法尔科”号研究船前往基里巴蒂的凤凰群岛保护区 (PIPA)，这是地球上最大的海洋保护区之一，位于中太平洋。作为对这个基本上未受破坏的生态系统探索的一部分，研究人员从海面以下 3,000 米（近两英里）的深处采集了细菌。他们在船载实验室中培养了 50 个菌株，并将每个菌株暴露于培养皿中的人和小鼠免疫细胞。免疫细胞识别了少数新细菌菌株上的 LPS，并像对普遍存在的细菌（如大肠杆菌）一样做出反应。但 80% 的深海细菌菌株对于一种或两种 LPS 检测模式识别受体来说是完全无法识别的。
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“我认为这篇论文非常令人兴奋，”宾夕法尼亚大学免疫学家 Sunny Shin 说，她没有参与这项研究。她指出，这些发现与普遍的理解相反，即这些受体可以识别任何外来微生物。相反，发表在Science Immunology上的这项研究表明，模式识别受体的进化是为了可靠地检测仅在熟悉环境中发现的微生物。
“我们的免疫系统当然需要检测我们在去星巴克时会遇到的每一种微生物，”波士顿儿童医院免疫学家 Jonathan Kagan 说，他是该研究的合著者。但它显然至少没有检测到一些生活在我们永远不会自然遇到的环境中的微生物。
这是否意味着我们需要担心深海微生物会侵占我们的免疫系统？可能不会。首先，在寒冷、黑暗和高盐度的深海中茁壮成长的细菌不太可能在我们温暖的身体内这样做。而且免疫系统还有许多其他机制来感知入侵细菌。
然而，这项研究可能会带来有趣的临床应用。研究人员长期以来一直考虑在疫苗中加入 LPS 以帮助启动免疫系统——但这会引起如此强烈的免疫反应，以至于可能很危险。尽管凤凰群岛的大多数深海细菌都具有不会引发反应的 LPS 变体，但有些会引发中等程度的反应。Kagan 说，这些新的 LPS 分子可能有可能用作“刻度盘”，让癌症疫苗研究人员微调免疫反应，而不是仅仅在零和 10 之间切换开关。
深海不是传统的免疫学研究场所。这项研究源于 Kagan、实验室成员 Anna Gauthier 和海洋生态学家兰迪·罗特詹之间的独特合作，兰迪·罗特詹是 PIPA 的联合首席科学家。罗特詹计划了一次探索性探险，她邀请高蒂尔沿途收集和鉴定深海细菌。
研究人员计划明年夏天再次进行跨学科探险到 PIPA，以调查更有针对性的问题，包括珊瑚等本地深海生物如何对其细菌邻居做出反应，罗特詹说。但该团队对惊喜持开放态度，她补充说：“这就是基础研究的美妙之处——你永远不知道它会走向何方。”