研究：病毒利用来自环境的信息来“决定”何时在宿主体内停留、繁殖和爆发

研究：病毒利用来自环境的信息来“决定”何时在宿主体内停留、繁殖和爆发一项新研究表明，病毒正在利用来自其环境的信息来“决定”何时在其宿主体内停留，何时繁殖和爆发，以杀死宿主细胞。这项工作对抗病毒药物的开发有重要意义。该研究由马里兰大学巴尔的摩郡分校（UMBC）的研究人员领导，最近发表在《微生物学前沿》上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1324781.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1324781.htm

"僵尸虾"：寄生虫如何入侵宿主基因 使其听命于自己

"僵尸虾"：寄生虫如何入侵宿主基因使其听命于自己两只片脚类动物--上图显示的是其中一只的本色，下图显示的是它们被寄生蠕虫感染后的颜色变化图/大卫-约翰逊如果你看过HBO剧集《最后的我们》或玩过该剧改编的游戏，你一定对虫草不陌生。这种真菌通过感染蚂蚁进行繁殖，并像木偶一样控制蚂蚁的神经系统，迫使它们爬到高处，紧紧抓住一片叶子，在那里萌发孢子，感染更多的蚂蚁。还发现寄生蜂会"僵尸化"蜘蛛，迫使它们为幼虫建造一种特殊的网茧，然后再吃掉蜘蛛。还有一种叫做Levinseniellabyrdi的寄生虫，它的生命周期非常复杂，只能在某些沼泽鸟类的内脏中繁殖。但这种小虫子在年轻时喜欢旅行，然后再定居下来组建家庭。首先，它的卵通过鸟粪进入环境中，被吃草的海蜗牛吃掉。幼虫发育后钻出蜗牛，在水体中游来游去，直到进入一种被称为片脚类动物的无害小甲壳动物的鳃中。这就是事情变得奇怪的地方。片脚类动物通常是非常害羞的小动物，它们会借助暗灰色或棕色的体色躲在植物下面。但一旦被L.byrdi感染，它们就会改变颜色，变成鲜艳的橙色，而且更加喜欢冒险，喜欢在空旷的地方活动。这两个新特征加在一起，使它们更容易被掠食性鸟类捕食--这正是蠕虫需要摆脱的鸟类。如此循环往复。在这项新研究中，布朗大学的研究人员调查了寄生虫是如何改变片脚类动物的生物学特性的。他们利用RNA测序来确定片脚类动物基因组中与主要变化相对应的基因，发现寄生虫会激活涉及色素沉着的基因，干扰它们检测外部刺激的能力，并抑制涉及免疫反应的多个基因，否则这些基因就会抵御寄生虫。虽然这本身就是一个引人入胜的故事，但研究小组表示，更好地了解这些系统最终能帮助我们抵御影响人类的病原体。这项研究的作者大卫-兰德（DavidRand）说："描述操纵的分子机制对于加深对宿主-寄生虫共同进化的理解非常重要。了解这类宿主-寄生虫相互作用的分子机制，对于如何管理一般病原体和人类病原体具有重要意义。"这项研究发表在《分子生态学》（MolecularEcology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380019.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380019.htm

“未来是真菌的”：科学家描绘北方生物多样性的新时代

“未来是真菌的”：科学家描绘北方生物多样性的新时代在北方树木的光合作用组织（或称"食光组织"）中，以及在它们之间铺满地面的云状地衣和羽毛状苔藓中，都隐藏着真菌。这些真菌是内生菌，也就是说，它们生活在植物内部，通常是互利共生的。农业、生命与环境科学学院植物科学学院和理学院生态学与进化生物学系教授、Bio5研究所成员贝齐-阿诺德（BetsyArnold）说："植物就是生活在真菌的世界里。内生真菌对植物的健康至关重要，其作用方式尚不完全清楚，但我们从内生真菌中了解到的一般情况是，它们能很好地保护植物免受疾病侵袭，并帮助植物更好地抵御高温等环境压力。它们是我们对植物认识的一场重要革命的一部分。"在杜克大学的FrançoisLutzoni（左）和亚利桑那大学的BetsyArnold的共同领导下，项目组乘坐DeHavillandOtter飞行器从一个湖飞到另一个湖，专家飞行员JacquesBérubé（中）为项目实地小组提供了前往偏远地点的通道。图片来源：BetsyArnold十多年前，阿诺德和她的团队开始了长达一个月的探险，深入加拿大东北部的荒野，了解这些真菌物种如何适应不同的微环境，以及它们在未来气候变化下的生存状况。他们发现真菌之间存在巨大的多样性，而且它们以非常特殊的方式适应当地的条件，这意味着它们将对未来的气候变化非常敏感。由于真菌的健康与其宿主的健康密切相关，这些发现对未来北方森林和我们地球的整体健康都有影响。"北方森林是地球碳循环和水循环的核心，"阿诺德说。"我们的工作突出表明，它们是世界上一些进化最多样化的真菌内生菌的家园，而这些内生菌在其他地方是找不到的。"Cladonia是一种地衣，在名为Pleurozium的苔藓地毯上方几英寸的地方长出一蓬白色的东西。与北方地带标志性的黑云杉（Picea）一样，它们也蕴藏着多种内生真菌，这些真菌在它们健康的组织中共生。图片来源：贝茜-阿诺德经过十多年的分析，他们的研究结果发表在《当代生物学》杂志上。"我们的合作研究揭示了北方生物群落中新发现的内生真菌的多样性及其对气候的敏感性，"该研究的共同第一作者大分修造（ShuzoOita）说，他在阿诺德的实验室完成了博士学业，现在是住友化学株式会社的研究科学家。"内生真菌常常被忽视，因为它们存在于健康的植物组织中，但最近它们在生物多样性和生态系统中的重要性被揭示出来了"。她说，收集数据以得出这一结论是一项艰巨的工作，需要阿诺德和她的同事们进行她一生中最紧张的实地考察。阿诺德说，在2011年夏天的一个月时间里，该团队与一名专业飞行员签订了合同，"前往道路不通的地方"。六人小组穿越加拿大北部森林南部，一直到达北极苔原边缘，沿途将浮空器降落在湖泊中。贝齐-阿诺德和她的团队乘坐浮空器进入北美东部北方森林的偏远地区。从窗口望去，云杉从苔藓和地衣的地毯中生长出来，研究人员将在湖上降落。图片来源：贝茜-阿诺德他们在遍布地貌的偏远湖泊间起降了36次。通常情况下，他们在每个采样点停留大约6到24个小时。白天，他们收集健康的云杉树叶以及地面上新鲜的苔藓和地衣，边走边把科学宝藏装进密封袋中。他们还钻取年轮芯，希望揭示它们的过去，如树龄和野火暴露情况。他们还测量了各种森林特征，以了解植物在地形上的变化。到了晚上，当北极光在头顶闪烁时，他们在飞行员宿舍内的便携式实验室里处理样本。他们对新鲜组织进行表面消毒，为提取DNA做准备，并分离真菌培养物，以观察和记录样本中的菌株。阿诺德说："我们经常工作到凌晨两三点，然后睡上几个小时，再飞往下一个工地。"漫长的工作得到了回报："在真菌世界里，一小时的野外工作就是一年的特征描述和十年的潜在分析。在短短几周的时间里，我们就完成了大量的工作"。当他们从较温暖的南部地区前往较寒冷的北部地区时，他们以大约100英里的间隔重复采样。阿诺德说，他们还沿着一条纬度带取样，这条纬度带同样宽广，但代表的气候变化却很小。他们战略性地从这两个维度进行采样，以确保真菌生物多样性的任何差异都是由环境差异而非距离造成的。他们一起驾驶DeHavillandOtter飞机飞行了近1500英里，这架飞机就是他们的移动之家，他们经常用额外的油箱来分享旅行空间。BetsyArnold是植物科学学院的教授，同时也是西南地区首屈一指的真菌生物多样性收藏馆Gilbertson真菌标本馆的馆长。她在北方生物群落的工作是她全球范围研究、学生参与和全球合作的一部分，研究范围从非洲南部、南美洲到北极。图片来源：JolantaMiadlikowska较早的研究考察了生物多样性与纬度之间的相关性，纬度通常被用作气候的替代物。阿诺德说，这些研究发现，一般来说，越靠近赤道，生命越多样化。例如，对于许多生物类群来说，热带雨林中的生物比北极苔原中的生物更加多样化。事实证明，北方地区的真菌并非如此简单。"我们的研究表明，北方真菌群落并不一定会像植物群落那样以可预测的方式随气候发生变化。"共同第一作者亚娜-乌仁（JanaU'Ren）说："相反，气候对这些真菌的影响在很大程度上取决于真菌种类和宿主。这意味着我们需要保护整个北方生物群落的植物及其真菌内生菌，而不仅仅是在一个地方，否则我们就有可能失去这些重要森林中至关重要的生物多样性和保护性真菌。"阿诺德认为，这些真菌内生菌对气候的特殊依赖性反映了它们与宿主共同进化的过程，也就是她所说的"研究与发展"，因为植物找到了理想的内生菌伙伴，并在这些严酷的北方地貌植物所面临的独特压力下依然繁茂生长。"世界各地都有内生菌，但不同环境中的内生菌各不相同。"阿诺德说："我们认为，与内生菌共生在某种程度上是植物在全球范围内克服环境挑战的方式，也就是与它们的内部真菌伙伴共生。关于单个内生真菌对单个植物的作用的信息并不多。因此，我们的研究具有奠基性意义，因为我们试图弄清这些内生菌是谁，它们是如何分布的，以及它们会如何随着气候的变化而变化。"她希望未来的研究能以他们的发现为基础："我们所知道的是，当这些森林发生变化时，我们正在失去生物多样性，而我们还不知道关键的功能要素是什么。"合作者弗朗索瓦-卢佐尼（FrançoisLutzoni）表示同意，他是杜克大学生物学教授，与阿诺德共同主持了这项研究。卢佐尼说："这是我做过的最复杂的野外工作，也是最令人振奋的研究经历之一。记录不断变化的世界中的生物多样性是一项重要的研究。我们采集的标本都保存在标本馆中，因此对于了解物种、物种分布、物种基因以及物种栖息的生态系统如何随着时间的推移而变化具有持久的价值。反过来，标本馆服务于科学界的最佳方式就是与世界一流大学的研究实验室相结合。"在这种思想指导下，阿诺德目前正致力于利用亚利桑那州本土生长的内生菌来增强作物在这个不断变化的世界中的适应能力。阿诺德说："就像北方森林蕴藏着意想不到的多样性内生菌一样，亚利桑那州的植物也是如此。我们下一步要做的就是挖掘这些丰富而古老的内生菌，将其作为帮助植物茁壮成长的工具。最终，我们希望通过在全球范围内了解这些真菌，我们不仅能描绘出地球生物多样性的一个关键要素的过去和未来，而且还能利用我们当地的真菌，使农作物在有限的水资源和不断上升的气温条件下茁壮成长。可以说，未来就是真菌的未来。"编译来源：ScitechD...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422195.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422195.htm

新研究揭示铁线虫如何利用窃取的DNA劫持宿主行为

新研究揭示铁线虫如何利用窃取的DNA劫持宿主行为许多寄生虫会操纵宿主的行为，以确保它们的生存和繁殖能力。铁线虫就是这种行为控制最复杂的例子之一。铁线虫出生在水中，利用蜉蝣等水生昆虫搭便车来到旱地，在那里它们等待被蟋蟀或螳螂等陆生昆虫吃掉。铁线虫一旦到达这些宿主，就会开始生长并操纵宿主的行为。成熟的铁线虫最终会诱使宿主跳入水中，通常会导致宿主最终死亡，这样它就能完成自己的生命使命并进行繁殖。铁线虫以螳螂为最终宿主。在螳螂体内成熟后，它们操纵宿主进入水体，在那里寄生繁殖。图片来源：TakuyaSato以前的研究表明，铁线虫会劫持宿主的生物通路，增加向光的运动，从而导致宿主接近水体。科学家认为，这是通过模仿宿主中枢神经系统的分子来实现的，但这些寄生虫究竟是如何发展出这种分子模仿能力的，一直是个谜。为了回答这个问题，研究人员分析了脊索动物铁线虫在操纵螳螂宿主之前、期间和之后的全身基因表达。他们发现，当宿主受到操纵时，有3000多个铁线虫基因的表达量增加，而有1500个基因的表达量减少。另一方面，螳螂大脑中的基因表达没有变化，事实上，与未感染螳螂的基因表达无法区分。这些结果表明，铁线虫会产生自己的蛋白质来操纵宿主的神经系统。研究人员接下来搜索了一个蛋白质数据库，以探索铁线虫用来操纵螳螂的基因的起源。米西纳说："令人吃惊的是，许多可能在操纵宿主方面发挥重要作用的铁线虫基因与螳螂基因非常相似，这表明它们是通过水平基因转移获得的。水平基因转移是一个生物过程，在这个过程中，基因从一种生物转移到另一种生物，但不是通过繁殖。它可以对生物进化产生重大影响，使生物能够迅速获得新的基因或功能，从而帮助它们适应新的环境或生活方式。铁线虫进一步的分析支持了这样的观点，即脊索动物铁线虫中的分子拟态很可能是来自螳螂的水平基因转移的结果。特别是，研究发现有1400多个铁线虫基因与螳螂体内的基因相匹配，但与不使用螳螂宿主的铁线虫物种相比，这些基因不存在或有很大差异。作者的结论是，他们发现的大量拟态基因很可能是铁线虫进化过程中来自不同螳螂物种的多个水平基因转移事件的结果。这些基因，特别是那些与神经调节、对光的吸引力和昼夜节律有关的基因，似乎在宿主操纵中发挥了作用。横向基因转移是细菌进化抵抗抗生素的主要途径之一。米西纳相信，随着我们发现更多多胞生物之间水平基因转移的例子，我们将对这一现象以及整个进化过程有更深入的了解："我们在铁线虫身上发现的许多水平基因转移案例可以作为一个很好的研究模型。利用这个模型，我们希望能找出水平基因转移的内在机制，并推进我们对进化适应的理解。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391447.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391447.htm

科学家在人类体内发现全新类型的"生物实体"

科学家在人类体内发现全新类型的"生物实体"我们随身携带的微生物组非常庞大，并且仍在了解有关其构成及其如何影响我们健康的新知识。我们时常会在微生物组中发现新的细菌或病毒菌株，但科学家很少会发现一组全新的、不属于任何已知类别的实体。斯坦福大学的研究小组称它们为"方尖碑"（Obelisks），这要归功于它们的杆状结构。前者我们都很熟悉，而病毒则是更简单的RNA分子，可以通过分解和重组基因组进行复制，但不产生蛋白质，也没有保护壳。方尖碑具有类病毒的基本结构，但与病毒一样，它们简单的基因组似乎也能编码科学家称之为"方尖碑蛋白"的未知蛋白质。事实证明，方尖碑非常常见，而且种类繁多，令人惊讶。科学家们从世界各地400多人的微生物组样本中发现了近3万种不同类型的方尖碑。在大约50%的口腔微生物组测试样本和7%的肠道样本中都发现了它们。迄今为止，它们似乎还没有被发现，因为它们看起来并不像我们所知道的其他任何东西。研究人员在论文中写道："我们发现，方尖碑形成了自己独特的系统发育群，与已知的生物制剂没有可检测到的序列或结构相似性。"它们在我们体内究竟做了什么，目前仍是一个谜。它们可能帮助宿主，也可能伤害宿主，宿主可能不是我们，而是以我们的身体为家的细菌或真菌。到目前为止，最主要的候选菌是存在于牙菌斑中的血链球菌。血链球菌生活在人类口腔中，是一组新描述的RNA实体的宿主。图片来源：英国卫生安全局/科学图片库研究人员说，这种易于培养的细菌物种将是进一步研究方尖碑的最佳起点。该研究尚未通过同行评审，但已作为预印本在bioRxiv上发布。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416719.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416719.htm

首个针对致命真菌感染的疫苗通过临床前测试

首个针对致命真菌感染的疫苗通过临床前测试在HBO的新剧《最后的我们》中，我们被引入到一个被真菌大流行病摧毁的世界。在首映集的第一时间就简洁地解释了，真菌通常不能在人类温暖的体温下生存。在该系列的虚构世界中，某种类型的精神控制真菌在我们温暖的身体中进化茁壮成长，引发了被感染人类的僵尸地狱。然而，在这一可怕的虚构背后却有着真正的科学，虽然绝大多数真菌确实无法在人体温度下生存，但有一些真菌物种在我们身体的温暖环境中茁壮成长。我们每个人体内都生活着数万亿的微生物。这被称为我们的微生物组。这些微生物绝大部分是细菌，但也可以发现大量其他东西，包括寄生虫和病毒。大约十年前，研究人员发现在人体中还居住着一个繁荣的真菌群体。被称为霉菌生物群的几十种真菌已被发现在我们体内共生，而且大多数是相对无害的。但是有些不是我们的朋友，特别是当我们免疫力低下的时候。据估计，全球每年约有160万人死于侵袭性真菌感染。2022年，世界卫生组织首次发布了"真菌优先病原体"名单，称真菌是一种新出现的严重公共卫生威胁。抗真菌药物有限，而且真菌对这些关键药物的耐药率越来越高。这项新研究的首席调查员KarenNorris说："这种预防和治疗的临床需求没有得到满足，特别是在免疫力低下的人中。在过去的几年里，有侵袭性真菌感染风险的病人群体已经显著增加。"三个特定的真菌属占人类致命真菌感染的绝大多数--曲霉菌、白色念珠菌和肺囊虫。因此研究人员着手开发一种针对这三种主要病原体的重组肽疫苗。发表在PNASNexus杂志上的一项新研究报告了这种实验性疫苗在几个动物模型中的疗效。该研究显示，这种被称为NXT-2的疫苗在所有动物模型中都有效地诱导了广泛的、交叉反应的抗体反应。该疫苗还降低了暴露于这三种关键致病真菌的免疫抑制动物的发病率和死亡率。诺里斯说："由于它针对三种不同的病原体，该疫苗有可能在侵入性真菌感染方面具有突破性意义。现在是研究的早期阶段，在开始初步的人体测试之前，还需要做一些工作来确定最佳配方和剂量。但对这类真菌疗法的需求是明确的。"悉尼大学的传染病研究JustinBeardsley在2022年与世卫组织合作制定了其真菌优先病原体名单。他说，解决当前和新出现的真菌病原体是一个关键的研究重点，长期以来一直被忽视。Beardsley去年年底说："真菌是被'遗忘'的传染病。它们导致了毁灭性的疾病，但却长期被忽视，以至于我们几乎不了解这个问题的规模"。这项新研究发表在PNASNexus上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342077.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342077.htm