生物学家探究远古时代的细菌性疾病 现时常见病是石器时代的致命威胁

生物学家探究远古时代的细菌性疾病 现时常见病是石器时代的致命威胁 一项研究显示,斯堪的纳维亚半岛的石器时代居民由于居住环境封闭和没有抗生素,经常患上细菌性疾病,如脑膜炎和食物中毒,甚至死亡。林雪平 Bergsgraven 的石器时代遗迹。资料来源:Östergötland 博物馆书中描述了不同类型的微生物,既有健康人应该感染的微生物,也有一定会造成痛苦和问题的微生物:脑膜炎奈瑟氏菌会通过人与人之间的密切接触传播,例如接吻时;耶尔森氏菌(Yersinia entrecolitica)通常会从受污染的食物和水中感染;而沙门氏菌(Salmonella enterica)则是当今食物中毒的常见原因。"特别是肠炎沙门氏菌的案例向我们展示了应对它的难度。"斯德哥尔摩大学动物学系的 Nora Bergfeldt 说:"在林雪平的 Bergsgraven 战斧文化墓葬中,我们发现了两个受感染的个体,实际上我们有可能正在目睹他们的死因。"今天,我们在这些个体中发现的这种细菌性疾病和其他细菌性疾病很容易用抗生素治疗,但在当时,它们可能是致命的"。在这项研究中,对来自农民和狩猎采集者的 38 个个体进行了微生物筛查。调查的材料来自挪威南部的 Hummerviksholmen(距今 9500 年)和瑞典林雪平的 Bergsgraven(距今 4500 年)。细菌等微生物和一些病毒的遗传物质都是由DNA 组织的,就像我们人类一样。这就是为什么在受感染人类的遗骸中可以发现这种微生物 DNA 的原因。科学家们正是利用这种微生物 DNA 追溯斯堪的纳维亚石器时代的细菌性疾病。从狩猎采集到农耕生活方式的转变尤其令人感兴趣,因为这可能反映在细菌性疾病上。乌普萨拉大学人类进化项目的海伦娜-马尔姆斯特伦(Helena Malmström)说:"我们知道斯堪的纳维亚半岛的人们是什么时候开始转向农耕的,但我们仍然不知道这种生活方式的改变是如何影响人们的总体健康的。她的研究主要集中在石器时代生活方式的转变上。""人们交往越多,相互感染的可能性就越大。但是,即使我们确实遇到了像鼠疫耶尔森菌这样有可能影响社会的细菌,在这项研究中,通过食物传播的感染在各种生活方式中最为突出,"这项研究项目的负责人安德斯-戈瑟斯特伦(Anders Götherström)说。他看到了研究领域的潜力:"对我们来说,能够开始研究史前社会的一部分是令人惊奇的,而到目前为止,我们还不可能对这部分进行研究"。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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研究发现温度变化可将原本是猎物细菌变为捕食者

研究发现温度变化可将原本是猎物细菌变为捕食者 捕食性黄色粘球菌(左)正在屠杀猎物(右)。黑点是捕食者聚集体,接触区的波纹是捕食者相互作用的特征。图片来源:Nicola Mayrhofer(CC-BY 4.0)先前的研究表明,生态环境会影响捕食者与猎物之间的关系。例如,猎物物种的背景颜色与猎物颜色之间的相似度或对比度会影响捕食者发现猎物的容易程度。此外,捕食者与被捕食者之间的关系有时也会发生转换,例如两种相互捕食的甲壳类动物,周围盐度的变化会逆转哪种动物占优势。然而,很少有其他已知的例子表明这种关系会随着非生物生态变化而发生转换。有些细菌会捕食其他细菌,而生态环境会影响捕食效率。基于这一认识,Vasse 及其同事进行了几项实验室实验,测试温度如何影响黄色粘球菌(Myxococcus xanthus)和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)这两种细菌之间的捕食与被捕食关系。他们发现,当荧光假单胞菌在32摄氏度的培养皿中生长,然后暴露于黄色粘球菌时,后者充当捕食者,大量杀死荧光菌。然而,当荧光菌在 22 摄氏度下生长后,捕食者与被捕食者的关系发生了变化,它们反杀了黄色粘球菌,并从那里获得了继续生长所需的养分。研究人员进行了进一步的实验,以更好地了解在更冷的温度下生长可能逆转捕食者与被捕食者角色的机制。他们找到了荧光假单胞菌释放的一种非蛋白质物质,这种物质对黄色粘球菌具有致死作用,而其产生似乎受到温度的影响。研究人员说,他们的研究结果表明,许多传统上与捕食(即被杀死的生物被其杀手吃掉)并不相关的微生物与微生物之间的杀戮形式实际上可能会导致捕食。他们还指出,在这项研究中,荧光假单胞菌在遇到黄色粘球菌之前的生长温度可以决定这两个物种后来相遇时哪个是捕食者,哪个是猎物,这突出了在评估当前捕食者-猎物关系时考虑历史背景的重要性。这项研究和后续研究有助于了解自然生态学和实际应用,例如优化使用某些微生物来控制其他微生物。作者补充说:"我们发现,在微生物捕食中,一个生态因素相对较小的变化就能决定谁杀谁和谁吃谁,这一点非常吸引人。我们猜测,微生物与微生物之间的杀戮导致的捕食远比以前人们所认识到的要频繁得多"。 ... PC版: 手机版:

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哈佛和麻省理工学院科学家发现肠道中能破坏胆固醇的微生物

哈佛和麻省理工学院科学家发现肠道中能破坏胆固醇的微生物 研究发现,在胆固醇水平降低的人群中,有多种细菌能代谢胆固醇。肠道微生物群的变化与一系列疾病有关,如 2 型糖尿病、肥胖症和炎症性肠病。现在,麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所以及麻省总医院的一个研究小组发现,肠道中的微生物也可能影响心血管疾病。在发表于《细胞》(Cell)杂志的一项研究中,研究小组确定了在肠道中消耗胆固醇的特定细菌种类,它们可能有助于降低人体内的胆固醇和心脏病风险。拉姆尼克-泽维尔实验室、布罗德代谢组学平台的成员和合作者分析了弗拉明汉心脏研究(Framingham Heart Study)1400 多名参与者的代谢物和微生物基因组。研究小组发现,一种名为"颤螺旋菌"(oscillibacter)的细菌会吸收并代谢周围环境中的胆固醇,肠道中这种微生物含量较高的人胆固醇水平较低。他们还确定了这种细菌可能用来分解胆固醇的机制。这些结果表明,以特定方式操纵微生物组的干预措施有朝一日可能有助于降低人体内的胆固醇。这些发现还为更有针对性地研究微生物组的变化如何影响健康和疾病奠定了基础。泽维尔是布罗德研究所的核心成员、免疫学项目主任和传染病与微生物组项目联合主任。他还是哈佛医学院和麻省总医院的教授。泽维尔实验室的博士后研究员李晨皓和研究科学家马丁-斯特拉扎尔是这项研究的共同第一作者。在过去的十年中,其他研究人员发现了肠道微生物组的组成与心血管疾病因素之间的联系,如人的甘油三酯和餐后血糖水平。但科学家们还无法针对这些联系采取治疗措施,部分原因是他们对肠道内的代谢途径缺乏全面的了解。在这项新研究中,布罗德团队更全面、更详细地了解了肠道微生物对新陈代谢的影响。他们将枪式元基因组测序技术与代谢组学技术相结合,枪式元基因组测序技术能分析样本中所有微生物的DNA,代谢组学技术能测量数百种已知和数千种未知代谢物的水平。他们利用这些工具研究了弗雷明汉心脏研究的粪便样本。斯特拉扎尔说:"项目成果强调了高质量、经过整理的患者数据的重要性。这使我们能够注意到那些非常微妙且难以测量的效果,并直接对其进行跟踪。"这种方法发现了微生物与代谢特征之间的 16000 多种关联,其中有一种关联特别强烈:与缺乏相关属种细菌的人相比,体内有几种颤螺旋菌属细菌的人胆固醇水平较低。研究人员发现,该属细菌在肠道中的数量惊人,平均每 100 个细菌中就有 1 个。研究人员随后想弄清微生物分解胆固醇的生化途径。为此,他们首先需要在实验室中培养这种生物。幸运的是,实验室多年来一直在收集粪便样本中的细菌,为此他们建立了一个独特的菌种库,其中也包括颤螺旋菌。在成功培育出这种细菌后,研究小组利用质谱法确定了细菌中胆固醇代谢最可能产生的副产品。这使他们能够确定细菌降低胆固醇水平的途径。他们发现,细菌将胆固醇转化为中间产物,然后再由其他细菌分解并排出体外。接下来,研究小组利用机器学习模型确定了负责这种生化转换的候选酶,然后在实验室中的某些颤螺旋菌中检测到了这些酶和胆固醇分解产物。研究小组发现了另一种肠道细菌 - 产粪甾醇真杆菌(Eubacterium coprostanoligenes),它也有助于降低胆固醇水平。这种细菌携带一种基因,科学家们此前已经 先前已经证明参与胆固醇代谢。在新的研究中,研究小组发现,Eubacterium 可能与Oscillibacter对胆固醇水平有协同作用,这表明,研究细菌物种组合的新实验可能有助于揭示不同微生物群落如何相互作用影响人类健康。人类肠道微生物组中的绝大多数基因仍未定性,但研究小组相信,他们在确定胆固醇代谢酶方面取得的成功,为发现受肠道微生物影响的其他类似代谢途径铺平了道路,这些代谢途径可以作为治疗靶点。"有许多临床研究试图进行粪便微生物组转移研究,但对微生物之间以及微生物与肠道之间如何相互作用却不甚了解,"李说。"我们希望先退一步,专注于一种特定的微生物或基因,我们就能系统地了解肠道生态学,并提出更好的治疗策略,比如针对一种或几种微生物进行治疗。""由于肠道微生物组中存在大量功能未知的基因,我们预测代谢功能的能力还存在差距,"他补充说。"我们的工作强调了肠道微生物可能改变其他固醇代谢途径的可能性。我们可能会有很多新发现,这些发现将使我们更接近于从机理上理解微生物是如何与宿主相互作用的。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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考古学家发现石器时代技术创新的重要分界线 研究人员在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表了他们对石器技术的见解,他们的见解表明,人们通常认为的文化和技术"革命"使解剖学上的现代人超越了尼安德特人和其他古人类的观点,其实是一个更加微妙和复杂的文化进化过程。研究小组重点研究了旧石器时代中-上叶(MP-UP)的文化过渡,这是人类进化过程中两个关键阶段之间的重要分界线:旧石器时代中期(距今 25 万至 4 万年前),解剖学上的现代人与尼安德特人和古人类同时共存。在文化上,解剖学意义上的现代人和尼安德特人拥有相似的石器技术,例如使用"勒瓦卢瓦法"制作工具,即用类似锤子的工具敲击石头。上旧石器时代(距今 5 万至 1.2 万年前)是解剖学意义上的现代人类进行广泛地理扩张和古人类灭绝的时期。在这一时期,各个领域都出现了新的文化元素,包括工具技术、食物获取、航海以及装饰品和洞穴艺术等艺术表现形式。石器刃口生产力的提高(白线所示)并不是发生在智人广泛分散到欧亚大陆之前或之初,而是发生在智人最初分散到欧亚大陆之后,与旧石器时代上早期刀片技术的发展相吻合。资料来源:Reiko Matsushita传统上,学者们认为 MP-UP 过渡是一种突然的变化,其标志是新文化元素的革命性出现。例如,假设智人的神经突然发生突变,从而产生了超强的认知能力。这一变化使他们最终超越了其他古人类,并将尼安德特人赶尽杀绝。然而,这项研究对这一范式提出了挑战。研究人员考察了从旧石器时代中晚期、旧石器时代上古时期到旧石器时代上古时期六个文化阶段的五万年时间跨度内带刃石器的生产力。他们发现,创新生产力的大幅提高并不是发生在智人广泛扩散到欧亚大陆之前或之初。相反,创新生产力的大幅提高发生在智人最初的扩散之后,与旧石器时代上古早期刀片技术的发展相吻合。这一结果表明,文化变革是一个复杂的过程,涉及多个阶段,而不是单一的'革命'。首席研究员门胁诚二教授认为,从旧石器时代中期到旧石器时代上期的文化转型是一个复杂的进化过程,涉及多个方面,并在一个较长的时期内发生变化。他说:"就尖端生产力而言,智人并不是在石器技术迅速革新之后才开始向欧亚大陆扩散的,'尖端'生产力的革新反而是后来发生的,是与刀片等石器的小型化同步进行的。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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Cell子刊:你身体上的微生物群就像指纹一样独一无二

Cell子刊:你身体上的微生物群就像指纹一样独一无二 这是科学家对86人的肠道、口腔、鼻子和皮肤微生物群进行详细研究后得出的结论。在六年的时间里,在每个人的微生物群中存活得最好的细菌是那些对个人最特殊的细菌,而不是整个人群共有的细菌。“我们的研究结果强调了这样一种观点,即我们每个人的体内都有个性化的微生物组,这对我们来说是特殊的,你的基因、饮食和免疫系统都在塑造这个生态系统。”斯坦福大学医学院遗传学教授Michael Snyder博士说。这项新研究由Michael Snyder与George Weinstock(2023年去世)合作领导完成,这是美国国立卫生研究院综合人类微生物组项目的一部分,并在线发表在《细胞宿主与微生物》杂志上。该研究还发现了微生物组与健康之间的几种相关性:例如,2型糖尿病患者的微生物组不太稳定,多样性也较差。“我们认为,随着胰岛素抵抗,血液中脂质、蛋白质和其他代谢物的改变会改变微生物群可利用的营养物质,并影响这些细菌的生长,”遗传学博士后学者、该论文的第一作者Xin Zhou博士说。长期跟踪科学家们最近对人类微生物群在健康和疾病中的作用有了新的认识。但是,微生物群的庞大规模一个普通人体内大约有39万亿个微生物,以及它不断变化的事实,使得研究变得困难。研究人员一直在努力确定是否存在一种理想的微生物组组成,以及改变某人的微生物是否可以减轻疾病。这组研究人员追踪人们的微生物组长达六年,希望更好地了解个体体内的微生物是如何随着短期感染或慢性疾病的发作而变化的。他们每季度从86名年龄在29岁到75岁之间的人的粪便、皮肤、口腔和鼻子中收集微生物组样本。当参与者患有呼吸道疾病、接种了疫苗或服用了抗生素时,在五周的时间里,研究人员额外采集了三到七个样本。每个微生物组样本都进行了基因测序,以揭示其所含的细菌。与此同时,研究人员收集了大量关于参与者健康的其他临床数据,以研究各种因素如何与微生物组的变化相关。研究人员总共分析了5432个生物样本,产生了118,124,374个测量值。Snyder说:“在这么长的一段时间里,研究来自不同身体部位的微生物,让我们第一次把整个微生物群看作一个单一的流体系统。”注重稳定性这项新研究证实了之前的研究发现,揭示了在健康人的微生物组中经常发现的少数细菌,以及在感染和其他疾病期间人体微生物组的显著变化。然而,比单个细菌类型更能说明问题的是微生物组的稳定性。在健康时期,一个人的微生物组很少发生剧烈变化。在感染或糖尿病的发展过程中,构成微生物组的细菌波动更大。“我们发现,当你生病时,比如感冒,你的微生物群会发生这种暂时的变化;它变得非常失调,对于糖尿病来说,这种特征在很多方面都是一样的,除了它是长期的而不是暂时的。”Zhou说。当研究人员专注于哪些微生物在多年的过程中最有可能发生变化时,他们惊讶地发现,对个体来说最特殊的细菌是最稳定的。Snyder说:“很多人会怀疑我们之间共有的细菌是最重要的,因此也是最稳定的。我们发现了完全相反的情况个人微生物群是最稳定的。这进一步表明,我们的个人微生物群与其他人的个人微生物群不同,对我们的健康至关重要。这是有道理的,因为它们都有不同的健康基线。”数据带来了另一个惊喜:身体不同部位的微生物组是高度相关的。即使存在不同类型的细菌,当一个身体部位的微生物群发生变化时,其他部位也会发生变化。例如,如果在呼吸道感染开始时鼻腔细菌发生变化,肠道、口腔和皮肤微生物也会迅速开始发生变化。当肠道细菌随着糖尿病发生变化时,皮肤、口腔和鼻子上的细菌也会发生变化。与健康的联系根据整个研究过程中采集的血液样本,研究小组怀疑免疫系统是连接身体不同部位微生物的共同纽带,也是连接微生物群整体健康的纽带。血液中某些免疫蛋白的水平随着微生物群的变化而同步变化。此外,血脂血液中的脂肪也与微生物群稳定性的变化有关,这解释了与糖尿病的一些联系。该小组指出了几个影响微生物群形成的环境因素:例如,微生物随着季节的变化而发生可预测的变化,可能是由于湿度和阳光水平的变化以及新鲜食物的供应。但是这些环境因素,包括饮食,仍然不能解释人与人之间的差异。研究人员说,新的数据否定了存在一个黄金标准的微生物群的想法,即每个人都应该努力达到最佳健康状态。“相反,我们正在朝着这样一个想法前进,即我们拥有一个个人微生物组,它对我们自己的代谢和免疫健康非常重要。我们的新陈代谢和免疫健康也会极大地影响我们的微生物群它们都是联系在一起的。人与人之间的微生物组差异很大,你如何喂养它,它接触到什么,可能会对你的健康产生重大影响,我们还需要从很多方面解决这个问题。”Snyder说。 ... PC版: 手机版:

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