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上图是一个细菌培养皿。细菌由杆状转变为球状使其适于在咽喉内生存。
引自:? ridvanarda / Fotolia
蚯蚓有细长的身体能够摆动前进,正好适宜于穿过狭窄的通道,这绝对不是巧合。生物形体的进化是具有趋利性的。在微观世界里,细菌的各种形状也是与其生存相对应的吗?球状细菌(球菌)比杆状细菌(杆菌)更容易感染宿主吗?
对鼻咽内病原菌进化的分析显示,细菌经过一段时间就会改变形状——由杆菌变成球菌。国家科学研究学会(INRS)阿尔芒学院弗雷皮尔研究中心Frédéric Veyrier教授及其同事,在发表于《PLOS遗传学杂志》(PLOS Genetics)的一片文章中证明,细菌的这种变化可以使其更好的避开宿主免疫系统的防御。
公共卫生办公室对呼吸道感染一直保持密切关注,因为呼吸道感染是全球三大致死原因之一。引起呼吸道感染的病原菌通过变体穿过免疫防御。脑膜炎双球菌和粘膜炎莫拉氏菌有时会导致严重的感染。对这些细菌的祖先进行遗传分析,准确的找到了一个关键基因:yacF。这个基因的缺失使这些细菌能够发生形状进化。今天在人类身上发现的脑膜炎奈瑟菌和粘膜炎莫拉氏菌是球形的,yacF基因都已缺失。
细菌由杆状变为球状使其表面的某些分子的构成发生了转化。这些分子——肽聚糖,在免疫系统识别细菌的过程中发挥重要作用。
Veyrier教授解释说:“人们在很长是时间里都认为细菌的形状是固定的,甚至使用形状来给细菌分类。但是各种物种是如何调整他们的形状的仍有许多未知的地方。这一研究证明,细菌进化的环境对其形态有非常重要的作用。这是一个令人兴奋的结果,因为我们可以对两种不同的细菌分析同一种变化——因此这一变化的结果在病原菌适应人类鼻咽方面可能具有关键作用。”
这扩展了我们对细菌进化的理解,研究者希望通过这一理解设计新的预防严重感染的策略。对细菌一代一代改变形体的新认识,一定可以催生预防和治疗感染的新方法。
参考文献:
Frédéric J. Veyrier, Nicolas Biais, Pablo Morales, Nouria Belkacem, Cyril Guilhen, Sylvia Ranjeva, Odile Sismeiro, Gérard Péhau-Arnaudet, Eduardo P. Rocha, Catherine Werts, Muhamed-Kheir Taha, Ivo G. Boneca. Common Cell Shape Evolution of Two Nasopharyngeal Pathogens. PLOS Genetics, 2015; 11 (7): e1005338 DOI:10.1371/journal.pgen.1005338