細(xì)菌生物多樣性促進(jìn)“噬菌體耐受性”定向進(jìn)化

更新時(shí)間：2021-08-02

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新的研究表明，在自然環(huán)境中（非實(shí)驗(yàn)室條件下）細(xì)菌可以通過(guò)演化產(chǎn)生對(duì)噬菌體感染的抵抗力。

來(lái)自Exeter大學(xué)的研究者們調(diào)查了為什么銅綠假單胞菌在實(shí)驗(yàn)室和自然界中會(huì)以不同的方式產(chǎn)生對(duì)噬菌體的抗性。在實(shí)驗(yàn)室中，細(xì)菌的突變往往會(huì)導(dǎo)致噬菌體感染所依賴(lài)的附著受體的缺陷。而在自然環(huán)境中，細(xì)菌傾向于使用被稱(chēng)為CRISPR-Cas的免疫機(jī)制產(chǎn)生抵抗力。

雖然該研究仍舊是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，但是通過(guò)將銅綠假單胞菌與其它類(lèi)型的細(xì)菌混合培養(yǎng)用以模擬“自然條件"，研究人員表明，這種額外的“生物復(fù)雜性"有助于平衡基于CRISPR的噬菌體耐受性。

研究者們發(fā)現(xiàn)，與失去噬菌體受體的進(jìn)化不同，這種基于CRISPR的噬菌體抗性不會(huì)降低細(xì)菌的毒力。

“當(dāng)我們引入生物多樣性時(shí)，細(xì)菌更偏向于基于CRISPR的進(jìn)化，"該研究的主要作者Ellinor Alseth說(shuō)：“在自然的環(huán)境中，失去表面受體（噬菌體所附著的）是有代價(jià)的，因?yàn)樵摲肿訉?duì)于細(xì)菌本身可能還具有其它功能。如果喪失這種表面受體，那么與其他種類(lèi)的細(xì)菌相比，突變菌的競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)變低，從而不適于生存。因此，在更復(fù)雜的，更'自然'的環(huán)境中，基于CRISPR的抗性受到細(xì)菌的青睞。"

“通過(guò)CRISPR進(jìn)化途徑，細(xì)菌可以保持其毒性水平"。通過(guò)觀察細(xì)菌對(duì)蛾幼蟲(chóng)（Galleria mellonella）的作用，作者證實(shí)了這一觀點(diǎn)，研究人員認(rèn)為，這種作用會(huì)對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生類(lèi)似的效果。目前銅綠假單胞菌在包括醫(yī)院在內(nèi)的各種不同環(huán)境中都能繁衍生息。它經(jīng)常在囊性纖維化患者的肺部定植，這也是上述患者發(fā)病和死亡的主要原因。

研究結(jié)果表明，細(xì)菌-噬菌體相互作用的進(jìn)化結(jié)果可以從根本上改變微生物群落的環(huán)境。傳統(tǒng)上，這種相互作用是孤立地研究的，但是研究人員認(rèn)為，其他微生物的復(fù)雜混合物的存在可能對(duì)“傳染病的進(jìn)化流行病學(xué)具有關(guān)鍵意義"。

資訊出處：Evolving alongside other bacteria keeps hospital bug potent

原始出處：Ellinor O. Alseth, Elizabeth Pursey, Adela M. Luján, Isobel McLeod, Clare Rollie & Edze R. Westra. Bacterial biodiversity drives the evolution of CRISPR-based phage resistance. Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1662-9

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