 我们知道，抗生素可以治疗严重的细菌感。此外，类似的抗真菌药物可以治疗由酵母菌和霉菌引起的感染。总的来说，这些抗菌药物对现代医学至关重要。 然而，随着耐药性的增强，抗生素正变得越来越无效。最近，世界卫生组织（WHO）甚至已经发出了严重警告，在6月发布的一份报告表示，我们“迫切需要新的抗生素”来应对耐药性的威胁。 事实上，大多数抗生素并不是科学家发明的，而是由真菌和细菌自然产生的。现在，在一项新发表于《自然·通讯》的研究中，一组研究人员发现一群鲜为人知的淡水动物，会利用从细菌中“窃取”的抗生素配方，来保护自己免受感染。这种不寻常的对抗感染的策略，或许能为寻找能治疗由细菌或真菌引起的人类感染的药物带来新的希望。 基因的水平转移 这种微小的生物名为蛭态轮虫，意思是“头顶轮子的爬行动物”。尽管它们的大小只有人类头发的宽度，但它们和其他动物一样，有头、嘴、肠道、肌肉和神经。无论是池塘、溪流、湖泊，还是时而干涸时而冻结的苔藓、土壤、水坑和冰盖，世界上任何有淡水的地方都有它们的身影。 更有趣的是，在这种物种中，大约十分之一的基因是从细菌、真菌甚至植物等不同种类的生命中复制过来的。从其他物种复制基因的现象，被称为水平基因转移。 这种情况在细菌中很常见，并且科学家也开始逐渐在更大、更复杂的生物身上发现这种现象。不过，尚没有在其他生物身上，发现像蛭态轮虫这样的如此大规模的基因导入。 虽然科学家仍然无法确定水平基因转移是如何发生的，但他们已经知道转移的基因通常能使新主人在进化生存斗争中获得优势。那么，对于蛭态轮虫来说，一个重大的谜团便是：它们为何要“窃取”如此大量的基因？ 抑制感染的基因 在新的研究中，当研究人员将蛭态轮虫暴露在一种专门感染它们的致命真菌疾病中时，发现这些微小的动物会启动从细菌和其他微生物那里“窃取”的数百个基因。 当他们翻译了这些遗传密码以了解这些“被盗”基因的作用时，他们惊讶地发现，被最强烈地激活的基因，是那些看起来被认为是根本无法由动物制造的化学物质的指令——它们看起来像抗生素的配方。 通过追踪基因激活模式，研究人员观察了蛭态轮虫使用其中一种基因来对抗由一种真菌引起的疾病。他们发现，在感染了这种真菌后仍然幸存下来的蛭态轮虫，比死亡的蛭态轮虫多产生了10倍的化学配方。这表明，这种基因有助于抑制这种疾病。 毒性更小的抗生素配方 在研究了这些蛭态轮虫的DNA后，研究人员发现了数十种看起来与任何已知的抗生素都不同的化学配方。这表明一些从细菌身上“盗来”的复杂基因在蛭态轮虫身上发生了进化，这增强了蛭态轮虫产生新型抗菌剂的能力。 一般情况下，微生物产生的大多数天然化学物质，对包括人类在内的动物来说都是有毒的，只有少部分可以转化为治疗方法。而判断哪些是安全的既困难又昂贵。 研究人员认为，与从细菌和真菌中开发的抗菌剂相比，蛭态轮虫产生的抗菌剂应该毒性更小。因为如果蛭态轮虫已经在自己的细胞中制造出了一种化学物质，这暗示着它们可能已经调整或选择了那些对其他动物来说更安全的配方。因此，蛭态轮虫或许能帮助我们寻找可以应对耐药感染的抗菌药物。 原因在于缺乏性行为？ 为什么蛭态轮虫是唯一一种要如此高频地从微生物那里“窃取”DNA的动物？在新的研究中，研究人员提出了一种看似“荒唐”的可能性：这可能与它们没有足够的性行为有关。 这种说法或许听起来很奇怪，但其实与蛭态轮虫的一个有别于其他所有已知动物的事实有关：自蛭态轮虫被发现的300年来，科学家从来未见到过雄性的蛭态轮虫，所有的蛭态轮虫都是雌性的。雌性蛭态轮虫产卵并将它们孵化成自己的基因副本，整个过程无需性、精子或受精。这种自我复制是一种快速增加数量的方法，但从长远来看，这是需要付出很大代价的——它会使动物变得相似，以至于开始变得不健康。 传染病总是在变化。对于有性行为的动物和植物来说，它们的基因会被重组成新的组合，这有助于它们的下一代抵御疾病。而通过完全的自我复制来繁殖的生物体则很“脆弱”，因为如果一个个体被感染，这种疾病就很容易传播给所有具有相同基因的其他个体。 如果这种想法是正确的，那么蛭态轮虫就需要用其他方法来控制疾病。所以，既然它们不能通过性行为来改变自己的基因，那么从其他地方获取DNA就会是权宜之计。这或许解释了为什么大量被盗取的基因都能对感染产生反应。 新的希望 早期的一些研究已经表明，蛭态轮虫从周围环境中“窃取”不属于它们的DNA已经有数百万年的历史。但这项新的研究首次发现，蛭态轮虫会利用这些“盗来”的基因对抗疾病，它们已经将抗菌配方写入了自己的DNA中。 尽管一种新药获得监管机构的批准可能需要几十年的时间，而且只有一小部分治疗方法能通过医学试验。但蛭态轮虫的抗生素配方令人兴奋。研究人员表示，通过研究这些用数百万年时间解决类似问题的动物，或许能带来令人惊讶的可能性。 #创作团队： 编译：糖兽 排版：雯雯 #参考来源： #图片来源： 封面图&首图：C. G. Wilson 2019 |
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