Kekebalan Bawaan Invertebrata

Keberhasilan besar dari serangga di habitat darat dan air tawar yang penuh dengan beragam mikroba disebabkan karena efektivitas kekebalan bawaan invertebrata. Dalam setiap lingkungan ini, serangga mengandalkan exoskeleton mereka sebagai garis  pertahanan pertama terhadap infeksi. Sebagian besar terdiri dari polisakarida kitin, exoskeleton memberikan pertahanan penghalang efektif terhadap sebagian besar patogen. Sebuah penghalang berbasis kitin juga hadir dalam usus serangga, di mana blok infeksi oleh banyak patogen yang tertelan dengan makanan. Lisozim, enzim yang memecah dinding sel bakteri, lebih melindungi sistem pencernaan serangga. 

Patogen yang melanggar pertahanan penghalang serangga akan menghadapi sejumlah pertahanan kekebalan internal. Sel-sel kekebalan yang disebut hemosit bersirkulasi ke seluruh tubuh dalam hemolimfe, cairan sirkulasi serangga yang setara dengan darah. Beberapa hemosit melaksanakan pertahanan yang disebut fagositosis, konsumsi seluler dan pencernaan bakteri dan zat asing lainnya, hemosit lainnya memicu produksi bahan kimia yang membunuh patogen dan membantu menjebak parasit besar, seperti Plasmodium, parasit nyamuk yang menyebabkan malaria. Selain itu, pertemuan patogen-patogen dalam hemolimfe juga menyebabkan hemosit dan sel-sel tertentu lainnya untuk mengeluarkan peptida antimikroba, yang rantai pendek asam amino. Peptida antimikroba beredar ke seluruh tubuh serangga (Gambar 43.4) dan menonaktifkan atau membunuh jamur dan bakterial dengan mengganggu membran plasma mereka.

Sel kekebalan serangga mengikat molekul yang hanya ditemukan di lapisan luar dari jamur atau bakteri. Dinding sel jamur mengandung polisakarida unik tertentu, sedangkan dinding sel bakteri memiliki polimer yang mengandung kombinasi dari gula dan amino tidak ditemukan pada sel hewan. Makromolekul seperti itu berfungsi sebagai label identitas dalam proses pengenalan patogen. Sel kekebalan serangga mensekresikan protein pengenalan khusus, yang masing-masing mengikat bakteri dan jamur tertentu.

Respon imun bawaan yang berbeda untuk kelas yang berbeda-beda dari patogen. Misalnya, ketika jamur Neurospora crassa menginfeksi lalat buah, potongan-potongan dinding sel jamur mengikat protein pengenalan. Bersama-sama, kompleks mengaktifkan protein Toll, reseptor di permukaan hemosit. Sinyal transduksi dari reseptor Toll ke inti sel mengarah ke sintesis satu set peptida antimikroba aktif terhadap jamur. Jika lalat buah terinfeksi oleh bakteri Micrococcus luteus, protein pengenalan yang berbeda diaktifkan, dan lalat menghasilkan satu set yang berbeda dari peptida antimikroba yang efektif terhadap M. luteus dan banyak bakteri terkait.

Karena lalat buah mensekresikan banyak peptid antimikroba berbeda dalam menanggapi infeksi tunggal, sulit untuk mempelajari aktivitas salah satu peptida saja. Untuk menyiasati masalah ini, Bruno Lemaitre dan sesama peneliti menggunakan teknik-teknik modern yang genetik untuk memprogram ulang sistem kekebalan tubuh lalat buah. Mereka menemukan bahwa sintesis satu jenis peptida antimikroba dalam tubuh lalat bisa memberikan pertahanan kekebalan yang efektif. Mereka juga menunjukkan bahwa pasang peptida antimikroba tertentu bertindak terhadap berbagai jenis patogen.