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scimonth - Nature | 2014-11-27 | 人氣:2726

 這是個狗咬狗的世界,而細菌已經在裡頭打混了幾億年。為了生存下來,細菌必須在第一時間應對各種壓力,擁有無數精美策略也就不足為奇。在2010年時,華盛頓大學的微生物副教授約瑟夫.莫格斯發現一種特別的競爭機制 — 細菌會將致命毒素注入競爭對手體內。

 

圖片來源:衛福部

這篇研究在當初引起一陣討論,時隔兩年後的今日,莫格斯博士的團隊又給我們帶來一次驚喜:原來許多生物都從細菌身上抄走這些毒素基因,並用來對付危害他們生存的微生物。研究人員將這篇研究發表在11/24號的Nature上頭。

 

莫格斯博士原本正與福瑞德哈金森腫瘤研究中心的演化生物學家赫密.馬里合作尋找更多的細菌毒素,結果卻意外發現動物身上的毒素。

 

「在進一步比對基因庫後,我們驚訝地發現毒素基因居然也出現在數種動物身上。」來自馬里實驗室裡的博士後研究員,同時也是本研究的共同作者麥特.多赫蒂表示。「接著我們便開始思考:毒素基因是怎麼跑到動物身上去?」

 

分析結果顯示:這些基因確實是由細菌跑到動物身上去,並且透過基因轉移Horizontal gene transfer,HGT)和動物的基因組融為一體。雖然細菌彼此出現HGT的現象極其普遍,但細菌與較複雜生物出現HGT的情況就極為罕見。

 

此外,攜帶細菌毒素的生物更是多樣,其中包括數種蜱與蟎類。這時研究人員靈機一動,他們立刻聯想到一個特別的病媒生物—鹿蜱。

 

Lyme disease

萊姆病的紅斑特徵 Flickr :  Chris Booth

萊姆病在台灣極為少見,但卻是美國常見的疾病,偶爾也會有國人旅遊染病的狀況。這種疾病主要由鹿蜱身上的細菌 — 伯氏疏螺旋體所造成。

 

「北美近幾年的患病率一直在增加,考慮到「鹿蜱」以及「伯氏疏螺旋體是細菌」兩個條件後,這表示毒素基因也出現在鹿蜱身上,並影響著鹿蜱與伯氏疏螺旋體的關係。」

 

鹿蜱會將細菌儲存於腸道內,在叮咬時透過唾液傳輸給動物。當鹿蜱基因出現所有的毒素基因時,此時生產的抗菌毒素是最強的,研究人員進行實驗發現,當他們利用基因技術慢慢將毒素基因逐步減除時,毒素的生產量隨之減少,同時伯氏疏螺旋體的菌量開始提升。

Lyme Disease Bacteria, Borrelia burgdorferi

伯氏疏螺旋體螢光圖  Flickr :NIAID

 

「我們現在正透過這些研究了解毒素怎麼影響北美地區萊姆病傳播。」研究人員表示。

 

至於這些毒素在其他生物上表現的功能仍有待探討。研究人員目前正研究這種細菌毒素是否參與或融入動物抗菌防禦機制的一部分。

 

「考慮到我們找到新毒素的速度,就算之後發現生物體上有許多藉由基因水平轉移的細菌基因。我也不會感到多訝異!」莫格斯表示。

 

原文網站 : ScienceDaily

論文來源     :  

  1. Seemay Chou, Matthew D. Daugherty, S. Brook Peterson, Jacob Biboy, Youyun Yang, Brandon L. Jutras, Lillian K. Fritz-Laylin, Michael A. Ferrin, Brittany N. Harding, Christine Jacobs-Wagner, X. Frank Yang, Waldemar Vollmer, Harmit S. Malik, Joseph D. Mougous. Transferred interbacterial antagonism genes augment eukaryotic innate immune function.Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13965

編輯&翻譯:林建霖

 
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