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Nature:细菌生物多样性促进“噬菌体耐受性”定向进化

来源:本站原创 2019-10-25 05:55

2019年10月25日 讯 /生物谷BIOON/ --新的研究表明,在自然环境中(非实验室条件下)细菌可以通过演化产生对噬菌体感染的抵抗力。
 
来自Exeter大学的研究者们调查了为什么铜绿假单胞菌在实验室和自然界中会以不同的方式产生对噬菌体的抗性。在实验室中,细菌的突变往往会导致噬菌体感染所依赖的附着受体的缺陷。而在自然环境中,细菌倾向于使用被称为CRISPR-Cas的免疫机制产生抵抗力。
 
虽然该研究仍旧是在实验室中进行的,但是通过将铜绿假单胞菌与其它类型的细菌混合培养用以模拟“自然条件”,研究人员表明,这种额外的“生物复杂性”有助于平衡基于CRISPR的噬菌体耐受性。


(图片来源:Www.pixabay.com)
 
研究者们发现,与失去噬菌体受体的进化不同,这种基于CRISPR的噬菌体抗性不会降低细菌的毒力。
 
“当我们引入生物多样性时,细菌更偏向于基于CRISPR的进化,”该研究的主要作者Ellinor Alseth说:“在自然的环境中,失去表面受体(噬菌体所附着的)是有代价的,因为该分子对于细菌本身可能还具有其它功能。如果丧失这种表面受体,那么与其他种类的细菌相比,突变菌的竞争力将会变低,从而不适于生存。因此,在更复杂的,更'自然'的环境中,基于CRISPR的抗性受到细菌的青睐。”
 
“通过CRISPR进化途径,细菌可以保持其毒性水平”。通过观察细菌对蛾幼虫(Galleria mellonella)的作用,作者证实了这一观点,研究人员认为,这种作用会对人类产生类似的效果。目前铜绿假单胞菌在包括医院在内的各种不同环境中都能繁衍生息。它经常在囊性纤维化患者的肺部定植,这也是上述患者发病和死亡的主要原因。
 
研究结果表明,细菌-噬菌体相互作用的进化结果可以从根本上改变微生物群落的环境。传统上,这种相互作用是孤立地研究的,但是研究人员认为,其他微生物的复杂混合物的存在可能对“传染病的进化流行病学具有关键意义”。(生物谷Bioon.com)


原始出处: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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