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揭示人類醫學和細菌感染奧秘的“獨角獸”

作者:宋檢 時間:2022-11-28 來源:互聯網

作為菲律賓軟體動物共生生物-國際生物多樣性合作組的一部分,美國東北大學海洋科學中心的Distel團隊正致力于從軟體動物和共生細菌上,尋找可能發展成為抗生素和其他藥物的天然化合物。有**,一位學生匯報說,在YouTube視頻上看到棉蘭老島上有人在吃船蛆(shipworm),這些美味佳肴在當地被稱作樹蟲(Tamilok),傳說還具有藥用價值。

與大多數精致柔軟的、半透明狀的白色、米色或是粉色船蛆不同,這是一種體型巨大的(長約1.2m)的身體呈黑色的古老爬行生物。一端是略帶粉色的虹吸管,另一端是沒有眼睛的頭部。來自東北海洋科學研究中心的Daniel Distel教授,找它已經找了20年。終于,在菲律賓某處幾百年沒有科考團隊踏足過的、偏遠的瀉湖的淤泥中挖出了一條活的船蛆。

“對一個沉迷于這類雙殼類動物的生物學家來說,它就像一只獨角獸*,”本文的通訊作者,猶他大學海洋微生物學家Margo Haygood在視頻中指著這只巨型船蛆說道。

Distel非常感謝社會媒體,是傳媒的力量幫助研究人員找到了這只令人難以捉摸的“巨人”。

當這只裝在PVC管內的、混合了海水和淤泥味道的、鮮活的巨型黑色船蛆被運送到菲律賓國立大學的解剖臺上時,Distel激動的不斷搖頭。當他敲破PVC管一端后,這只動物把頭滑出了它的殼。該小組的研究人員不約而同地深吸一口氣,“我興奮、震驚、隨后感到憂心,”他說。“我們要在哪個部位取樣?哪些組織冷凍保存?哪些組織乙醇保存?哪些組織需要做電鏡標本?如何保存用于DNA研究的標本?對這種罕見的生物來說,一切都是未知數,因此我們不知道我們會得到什么,根本做不到****的準備。而當我們開始切割工作后,所有震驚情緒一掃而空,腦子里**的問題只剩下‘我們怎么做才能不把這件事搞砸?’”

過去,Distel無數次檢視象牙般的碳酸鈣外殼碎片,渴望地盯著死在乙醇中的保存標本,無論他還是其他現存的研究學者都沒曾想過,在有生之年還能遇到一只活的船蛆。這種雙殼類軟體動物由瑞典分類學家Carl Linnaeus于1758年命名為kuphus polythalamia(盡管這是一個錯誤的命名分類)。

如今,Distel和他的同事們在《PNAS》雜志首次報道了有關活Kuphus的研究。研究學者們描述了有著微小消化系統的船蛆,幾乎不吃不喝的生活習性,它們依靠腮中的共生細菌,將腐敗木材散發的含硫氣體轉化成營養物質,從而維持生存。

“大多數的船蛆僅幾厘米長,并且十分脆弱,你必須非常小心地將它們從樹木里分離出來,而這團像籃球一樣大小的生物,是一個健壯的、肌肉發達的大家伙。”

船蛆和其共生細菌的共生關系基因組分析是“一塊生物進化的踏腳石”。棲木而生的習性,使船蛆被冠以“海洋白蟻”之名。根據Distel之前的發現,它們腮內的細菌能向船蛆腸道內分泌分解木頭的酶類,將纖維素轉化為糖。腐朽的木頭還產生硫化氫(一種具有臭雞蛋味道的氣體)。“我們相信,船蛆身上一定寄生著一種硫氧化細菌,這種共生細菌能將木材和無機氣體統統轉化為能量供給它的宿主,”Distel說。“*終,這種更節能的共生菌完全取代的舊共生菌。”

其他海洋動物也存在硫氧化共生體,但硫的來源不同:例如巨大的管狀蠕蟲Riftia pachyptila利用的是海底熱泉中噴發出來的硫。

Kuphus共生菌將硫化氫轉化為食物的方式類似綠色植物的光合作用。細菌從硫化氫中吸收化學能量,再將二氧化碳分子從海水中抽離,然后合成糖和其他營養物質。

“這些細菌就生活在動物的細胞中,確切說是細胞質中,”Distel說“如果有細菌居住在我們人類,或是其他任何脊椎動物的細胞中,我們就會生病。從長遠來看,研究這些共生關系能告訴我們很多有關疾病的過程。例如,為什么這些細菌可以感染宿主卻不傷害宿主細胞?宿主是如何學會容忍細菌,*終從中受益的?”

通過這些細菌與動物之間共生關系的研究,能增強我們對病原體引起感染的理解,反過來,更具深遠的意義在于,我們人類如何才能做到適應容忍病原菌,甚至從中受益。詳細了解Illumina的TruSight產品如何讓疾病研究更加高效,請索取詳細資料

獨角獸存在于西方神話,在傳說中它是由大海的滔天白浪孕育出來的純潔美麗生物,獨角獸之角有治療能力,能過濾塵埃和毒物以防止中毒和其它疾病,甚至有長生不死之效。

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