本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
接下来您将看到的，是我从未见过的任何单细胞生物做过的事情：部署看起来像是一条打结的绳索的东西。
这个小家伙是锥虫，一种波纹状的单细胞寄生虫。它及其同类会引起多种恶性疾病，包括东半球的昏睡病和西半球的恰加斯病。由引起人类昏睡病的物种感染的动物被称为患有纳加纳病；牛和狗是众多受害者之一。
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但是它在视频中做什么呢？佐治亚大学、太平洋西北国家实验室和德克萨斯大学埃尔帕索分校的科学家试图找出答案，并在上个月的《细胞》杂志上报告了他们的结果。他们的发现令人不安，不仅因为它暗示了锥虫如何使我们生病，还因为它暗示了它们逃避我们防御的能力。
要理解原因，您需要了解一些关于锥虫生物学的知识。实际上，人类通过一套称为锥虫裂解因子 (TLF) 的分子对许多锥虫病免疫。这些分子在我们的血液中循环，并通过在锥虫侧面打孔来或多或少地将其摧毁（因此称为“裂解”）。
然而，引起昏睡病的锥虫——罗得西亚锥虫 (Trypanosoma brucei rhodesiense)——产生一种毒力因子，使其能够通过结合和中和 TLF 来绕过这些防御。这种因子被称为血清耐药相关蛋白 (SRA)。不幸的是，生物学家和工程师一样，都是字母汤的爱好者。所以我将总结一下以帮助澄清：锥虫产生的 SRA 使它们能够击败人类产生的防御性 TLF——明白了吗？
另一种锥虫——布氏锥虫 (T. b. brucei)，它引起牛的纳加纳病——通常不能感染人类，但如果它发现自己与罗得西亚锥虫 (T. b. rhodesiense) 在采采蝇中成为室友，则可以神秘地获得这种能力。罗得西亚锥虫 (T. b. rhodesiense) 是否正在与布氏锥虫 (T. b. brucei) 交流或共享其 SRA，如果是，又是如何共享的？
进行这项研究的科学家发现，罗得西亚锥虫 (T. b. rhodesiense) 正在制造被称为“膜纳米管”的弯曲、细长的细丝，这是本文作者命名的。这些细丝从锥虫的鞭毛中萌发出来。最终，它们将自己掐成一个个称为细胞外囊泡的小袋——因此，当这种情况持续发生时，就会出现珠串外观。这些小球携带着毒力因子和其他蛋白质，这些蛋白质有助于锥虫在人体内持续存在。
A) 膜纳米管（黑色箭头指示），比例尺 400 纳米。它似乎正在掐入囊泡。B) “球形单元”（黑色箭头），很可能是细胞外囊泡。比例尺 500 纳米。C) 在扫描电子显微镜下看到的锥虫上的游离细胞外囊泡（红色箭头）。比例尺 400 纳米。D) 来自本文顶部视频的帧，显示纳米管（箭头）分解成单个细胞外囊泡（星号）。图 2A-D 来自 Szempruch 等人，2016 年。
锥虫及其周围细胞外囊泡的扫描电子显微照片是一件艺术品。让我们仔细看看它。
图 2C 来自 Szempruch 等人，2016 年。
它们的预定目标是另一种锥虫的鞭毛袋——锥虫质膜向内翻转并从中伸出鞭毛的地方。这个口袋内部和鞭毛周围的区域本质上是锥虫的停靠湾，物质在那里进入或离开生物体。
细胞外囊泡在那里与膜融合，将其内容物倾倒入锥虫中，并将它们的膜蛋白和脂质与锥虫的融合。科学家们可以判断出来，因为用荧光标记的细胞外囊泡与锥虫一起孵育后，导致锥虫像拉斯维加斯大道一样亮了起来，从鞭毛袋开始，但迅速蔓延到整个膜。
那么，这就是 SRA 如何从罗得西亚锥虫 (T. b. rhodesiense) 转移到布氏锥虫 (T. b. brucei) 的方式。这项研究还证实了细胞外囊泡中 SRA 的存在。
有时，人类会被认为是无传染性的锥虫物种感染。这些侥幸感染可能发生的原因是，通常无传染性的物种发现自己与罗得西亚锥虫 (T.B. rhodesiense) 在同一个人体内，并且很幸运地从细胞外囊泡中获得了 SRA。
科学家们还注意到，细胞外囊泡的形成受到压力条件的促进，类似于在健康宿主的血液中发现的那些条件。锥虫不会思考，但也许正在发生的事情类似于“帮助我的伙伴对抗宿主对我们大家都有好处”。也就是说，与团队的其他成员分享毒力因子会增加削弱宿主的几率，以便您能够生存下来并找到进入另一只采采蝇的方法。
人类昏睡病中最令人衰弱的症状之一，也是牛纳加纳病的主要死亡原因，是贫血——红细胞缺乏症。虽然大多数人都知道缺铁会导致贫血，但实际上这种情况有很多原因。昏睡病的谜团之一是寄生虫如何引发这种情况。
科学家们已经收集了许多线索。长期以来人们都知道，锥虫在感染期间会触发先天免疫系统。与更广为人知的适应性免疫反应（疫苗利用它来触发长期免疫）相比，我们的先天免疫反应是自动的、快速的且非特异性的。
锥虫触发通用炎症分子（称为细胞因子）的表达，这些分子激活另一种称为髓样细胞的先天免疫系统成分。这些细胞能够靶向并摧毁它们选择的细胞，并且在锥虫病的情况下，髓样细胞选择红细胞。显然，白细胞消灭身体自身的红细胞不是健康的免疫反应，锥虫正在做的事情一定是在触发它。但没有人知道是什么。
事实证明，正如这项新研究揭示的那样，锥虫细胞外囊泡不仅喜欢与另一种锥虫的鞭毛袋融合，还喜欢与另一种膜——红细胞的膜融合。科学家们可以判断出来，因为他们附着在细胞外囊泡上的荧光标记蛋白照亮了与它们一起孵育的红细胞“鬼影”（清空内容的红细胞膜）的外部，就像它们照亮锥虫的一样。
图形摘要来自 Szempruch 等人，2016 年。
当囊泡与红细胞融合时，它们会像锥虫一样改变血细胞的膜蛋白和脂质含量。关于这种改变——目前尚不清楚是什么——似乎会触发髓样白细胞摧毁那些受到影响的红细胞。作者推测，这就是导致该疾病特征性贫血的原因。对于锥虫来说，这种影响几乎肯定是无意的——对我们来说则是极其不幸的。
参考文献
Szempruch, Anthony J., Steven E. Sykes, Rudo Kieft, Lauren Dennison, Allison C. Becker, Anzio Gartrell, William J. Martin 等人。“来自布氏锥虫的细胞外囊泡介导毒力因子转移并引起宿主贫血。”细胞 164, no. 1 (2016): 246-257。