神秘微生物阿斯加德古菌揭开复杂生命起源的神秘面纱

神秘微生物阿斯加德古菌揭开复杂生命起源的神秘面纱在发表于《自然》（Nature）杂志的一项新研究中，科学家们研究了微生物阿斯加德古菌的基因构成，它们在单细胞生物向多细胞生物的过渡中发挥了关键作用。"这些阿斯加德古菌可以帮助我们更多地了解我们的单细胞祖先，以及复杂生命是如何进化的。"隆德大学生物学研究员考特尼-斯塔尔斯（CourtneyStairs）说："可能是几种单细胞生物--包括现代阿斯加德古菌的一种亲戚--共生的结果。"这项研究表明，阿斯加德古菌中的一些蛋白质与以前被认为是数百万年后在地球上发展起来的更复杂生命形式所特有的蛋白质有关。通过对数百种蛋白质的分析，研究人员能够确定更复杂的真核生物起源的整个基因分支的基因构成。根据这项最新研究，所有复杂生命形式（又称真核生物）的根源都可以追溯到一群名为阿斯加德古菌的微生物的共同祖先。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校"我们的发现完善了我们对远古单细胞祖先的理解，并帮助我们从单细胞生物中区分出我们的独特特征。真核生物的发展提出了细胞如何合作和进化的问题，"CourtneyStairs说。阿斯加德古菌以北欧神话中的阿斯加德王国命名，因为最早的发现是在大西洋洛基斯城堡附近的沉积物中发现的。研究人员认为，这些微生物的祖先生活在温度适中的环境中，并依赖各种营养来源。考特尼-斯泰尔斯（CourtneyStairs）认为，我们可以从生物的DNA中了解到很多信息。"这项研究是一个典型的起源故事，旨在回答进化生物学中的一个重大问题--真核生物从何而来？"CourtneyStairs说："我们的研究结果挑战了人们对复杂生命形式起源的传统认识，并在揭开进化之谜的过程中凸显了阿斯加德一脉。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375331.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375331.htm

微生物有望成为抗癌利器

微生物有望成为抗癌利器了基因改造，可攻击癌细胞，且对身体其他部位的毒性比普通沙门氏菌小。巴尔布尔是世界上第一个在接受化疗的同时尝试沙门氏菌疗法的人，结果显示，她的肿瘤缩小到了原来的10%。英国《新科学家》杂志网站近日报道，新研究表明，一些栖息于肿瘤上的细菌和真菌可影响癌症的进展和治疗情况，有望成为抗击癌症武器库中的新利器。一些相关药物目前正在临床试验中，这些微生物可深入到化疗等现有疗法难以触及的地方，为攻击肿瘤提供替代方法。肿瘤是细菌的“安乐窝”细菌、真菌、病毒等微生物栖息于人们肠道内，以多种方式影响人体健康。2020年，以色列魏茨曼科学研究所的伊兰娜·利维娅坦及其同事在《科学》杂志上撰文指出，他们分析了1000多个人类肿瘤样本后发现，肿瘤内也充满了微生物。通过基因测序，利维娅坦在人类的乳腺、大脑、肺、皮肤、骨骼、卵巢、胰腺和结肠8种肿瘤内鉴定出了细菌，且结肠和乳腺肿瘤通常会携带更多细菌，他们甚至还发现每种癌症中都存在着独特的细菌种群。同一年，利维娅坦团队抛出一个爆炸性消息：他们在此前研究的8种肿瘤内也发现了真菌。美国纽约康奈尔大学的伊利扬·伊利耶夫领导的团队也在《细胞》杂志上刊发论文称，他们对胃肠道肿瘤、肺癌和乳腺癌进行研究后发现，这些肿瘤中往往含有念珠菌属、芽生菌属和马拉色菌属等真菌。利用微生物对抗肿瘤微生物被肿瘤吸引的原因多种多样，但科学家们越来越清楚的是，它们的存在会影响癌症的进展和治疗。比如，伊利耶夫等人发现，胃肠道肿瘤细胞中较高水平的念珠菌与更高的促炎症基因活性、癌症转移率和更低的癌症生存率有关。此外，核梭杆菌可以促进癌症的发生，伴随其扩散到身体其他部位，并抑制其对化疗的反应。几十年来，科学家们已知人乳头瘤病毒（HPV）和乙肝病毒（HBV）等病毒会触发癌症的形成，也有了HPV和HBV疫苗来帮助预防相关癌症的发生。加拿大不列颠哥伦比亚省癌症研究所的罗伯特·霍尔特说，人们或许可以“依葫芦画瓢”，开发出针对致瘤细菌的疫苗，利用其减缓肿瘤的进展，强化对化疗的反应，甚至从一开始就阻止肿瘤的形成。霍尔特团队正在专门研制一种针对具核梭杆菌的疫苗。该疫苗含有信使核糖核酸（mRNA），能够指导身体制造在这种细菌内发现的某些蛋白质片段，训练免疫系统识别并杀死这种微生物。该疫苗目前仍在小鼠身上进行测试，霍尔特等人希望有一天能在对普通疗法失效的具核梭杆菌阳性结肠癌患者身上开展试验。从肿瘤内取出“有害”微生物是攻击癌症的一种策略，引入“有益”微生物则是另一种策略。加拿大蒙特利尔犹太综合医院负责治疗巴尔布尔的肿瘤学家杰拉德·巴蒂斯特表示，经过基因改造的沙门氏菌会直接进入肿瘤，并携带可以激活免疫系统的白细胞介素-2，在肿瘤部位产生对抗肿瘤的免疫活性。在巴尔布尔治疗效果的基础上，巴蒂斯特团队于2020年启动了一项Ⅱ期临床试验，20名患有4期转移性胰腺癌的患者接受了标准化疗，以及经过基因改造的沙门氏菌的治疗。今年1月公布的结果显示，参与者的平均寿命为24个月，而一般仅接受标准化疗的患者典型生存期为11个月，沙门氏菌也没有让这些志愿者生病。新兴抗癌疗法前景广阔巴蒂斯特指出，这种方法的一个主要优点是细菌的制造成本远低于其他癌症免疫疗法。美国食品药品监督管理局（FDA）最近给予沙门氏菌疗法快速通道，如果它通过未来的试验，将尽快上市。瑞士一家名为“T3制药”的公司也在使用细菌来强化免疫系统以应对癌症。该公司首席科学官克里斯托弗·卡斯珀表示，他们试验的对象是一种名为小肠结肠炎耶尔森菌的细菌，这是一种猪肉污染物，会导致食物中毒，但基因改造可以“降低其毒性”。这种细菌的独特之处在于其表面有特殊的“纳米注射器”，细菌用这个“注射器”将蛋白质注射到细胞内。T3制药公司设计了一种小肠结肠炎耶尔森菌，可将蛋白质注射到肿瘤细胞内，释放信号分子，使免疫系统发挥作用，对抗肿瘤。当经过基因编程的小肠结肠炎耶尔森菌被注射到患有黑色素瘤的小鼠的血液内后，它们选择性地附着在肿瘤上，导致多达2/3的肿瘤消失，且没有观察到严重的副作用。该公司刚刚启动了基因编程小肠结肠炎耶尔森菌治疗实体瘤患者的人体临床试验。总部位于美国密苏里州的BioMedValleyDiscoveries公司正在研究梭状芽孢杆菌攻击肿瘤的能力，他们将其与检查点抑制剂帕博利珠单抗联合使用。公司总裁布伦特·克莱德表示，试验原理是让细菌从内到外对抗肿瘤，而让帕博利珠单抗从外到内对抗肿瘤，以实现内外夹击。结果将在今年晚些时候公布。克莱德指出，利用细菌对付肿瘤还是一个新兴的领域，仍有很多东西需要学习，但希望很大。巴蒂斯特说，多亏巴尔布尔尝试了这种不同寻常的疗法，科学的进步要归功于这些人的勇气。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370483.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370483.htm

复杂的微生物大都会：微生物学家揭示细菌的跨代团队合作

复杂的微生物大都会：微生物学家揭示细菌的跨代团队合作当细菌建立群落时，它们会进行跨代合作并共享养分。巴塞尔大学的研究人员利用一种新开发的方法首次成功地证明了这一点。这项创新技术能够跟踪细菌群落在不同时间和空间发展过程中的基因表达。在自然界中，细菌通常生活在群落中。它们集体定植于我们的肠道，也被称为肠道微生物群，或形成生物膜，如牙菌斑。群落生活给单个细菌带来了许多好处，例如增强了对恶劣环境条件的适应能力、向新领地扩张以及从共享资源中获得共同优势。细菌群落的发展是一个非常复杂的过程，在这个过程中，细菌会形成错综复杂的三维结构。在11月16日发表在《自然-微生物学》（NatureMicrobiology）杂志上的最新研究中，巴塞尔大学生物中心的克努特-德雷舍尔（KnutDrescher）教授领导的研究小组详细研究了细菌群落的发展过程。他们在方法上取得了突破性进展，能够同时测量基因表达，并对微生物群落中单个细胞在空间和时间上的行为进行成像。琼脂板上的枯草杆菌群(彩色图像）图片来源：巴塞尔大学生物中心"我们使用枯草杆菌作为模式生物。这种无处不在的细菌也存在于我们的肠道菌群中。"研究负责人克努特-德雷舍尔（KnutDrescher）教授解释说："我们发现，这些生活在群落中的细菌会进行跨代合作和互动。前几代人为后几代人沉积代谢物"。他们还在细菌群中发现了不同的亚群，它们产生和消耗不同的代谢物。一个亚群分泌的一些代谢物会成为后来出现的其他亚群的食物。研究人员将最先进的自适应显微镜、基因表达分析、代谢物分析和机器人采样结合在一起。利用这种创新方法，研究人员能够在精确定位的地点和特定时间同时检测基因表达和细菌行为，并识别细菌分泌的代谢物。因此，细菌群可分为三个主要区域：菌群前沿、中间区域和菌群中心。不过，这三个区域呈现出渐变的特点。"根据区域的不同，细菌的外观、特征和行为也各不相同。边缘的细菌大多是运动的，而中心的细菌则形成非运动的长线，从而形成三维生物膜。"第一作者汉娜-杰克尔（HannahJeckel）解释说："原因之一是空间和资源的可用性不同。"具有独特行为的细菌的空间分布使群落能够扩展，同时也能隐藏在保护性生物膜中。这一过程似乎是细菌群落的普遍策略，对它们的生存至关重要。"这项研究说明了细菌群落的复杂性和动态性，揭示了单个细菌之间有利于群落的合作互动。因此，空间和时间效应在微生物群落的发展和建立中起着核心作用。这项工作的一个里程碑是开发了一种开创性的技术，使研究人员能够以前所未有的分辨率获取多细胞过程的全面时空数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401329.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401329.htm

操纵代谢：寄生古微生物由内而外改造宿主

操纵代谢：寄生古微生物由内而外改造宿主由丁苏、约书亚-哈姆、妮可-贝尔、雅普-达姆斯特和安雅-斯潘组成的研究小组在最近的《自然-通讯》上发表了这些研究成果。古细菌是一类独特的单细胞生物，与细菌一样，细胞内没有带有DNA的细胞核或其他细胞器。这项研究的重点是DPANN古细菌，其特点是细胞微小，遗传物质有限。这些古菌依赖其他微生物生存，附着在它们身上并提取脂质来构建自己的细胞膜。电子显微镜下显示寄生的Ca.Nha.antarcticus：小圆形，附着在宿主Hrr.图片来源：JoshuaNHamm以前人们认为这些寄生古细菌会不加区分地消耗宿主的任何脂质来制造自己的膜，与此相反，Ding和Hamm的最新研究结果表明，这些寄生古细菌的行为更具选择性。具体地说，寄生古细菌南极纳米古细菌（CandidatusNanohaloarchaeumantarcticus）只选择性地吸收宿主Halorubrumlacusprofundi的某些脂质。哈姆总结道："换句话说：换句话说：Ca.N.antarcticus很挑食。"古菌、细菌和高等生物古细菌是一种单细胞生物，长期以来一直被认为是细菌的一个特殊类群。与细菌相似，它们的细胞内没有含有DNA的细胞核或其他细胞器。然而，从20世纪70年代起，微生物学家不再认为古细菌是细菌，而是将它们归类为所有生命形式中的一个独立领域。因此，现在我们有古细菌、细菌和真核生物，后者包括所有动物和植物，它们的细胞中都有带有遗传物质的细胞核。通过分析有寄生虫和没有寄生虫的宿主的脂质，丁和哈姆能够证明宿主通过改变它们的膜来适应寄生虫的存在。这包括改变所使用的脂质的类型和数量，以及改变脂质的行为，从而提高新陈代谢和膜的弹性，使寄生虫更难穿透。他解释说："如果宿主的膜发生变化，就会影响宿主对环境变化（如温度或酸度）的反应。另一个寄生于寄主Hrr.Nha.antarcticus寄生在宿主Hrr.图片来源：JoshuaNHamm这项研究的另一个突破性进展是由苏鼎在国家创新研究院（NIOZ）开发了一种新的分析技术。在此之前，脂质分析需要事先了解目标脂质基团。新技术可以同时检测所有脂质，包括未知类型的脂质，从而有助于发现脂质成分的变化。如果使用传统方法可能无法看到脂质的变化，但新方法使其变得简单明了。这些发现为微生物的相互作用和生态学提供了深刻的见解。哈姆说："它不仅首次揭示了不同古细菌之间的相互作用，还对微生物生态学的基本原理提出了全新的见解。他强调了未来研究的重要性，以确定在不断变化的环境条件下，这些相互作用会如何影响微生物群落的稳定性。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433405.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433405.htm

研究发现度假者的日晒偏好会改变皮肤微生物群的组成和多样性

研究发现度假者的日晒偏好会改变皮肤微生物群的组成和多样性研究表明，假日暴晒会迅速但暂时地影响皮肤微生物群，特别是变形菌，从而影响皮肤健康和恢复动态。研究人员发现，过多的阳光照射会对皮肤细菌的短期多样性和组成产生负面影响。长期暴露于紫外线与皮肤细胞中DNA的损伤、炎症和皮肤过早老化有关，但故意晒太阳的行为仍然很普遍。由于缺乏对个人行为如何影响紫外线相关微生物群变化以及这与皮肤健康之间关系的研究，英国的研究人员现在研究了寻求阳光的行为对度假者皮肤微生物群组成的影响。曼彻斯特大学首席研究员、发表在《老龄化前沿》（FrontiersinAging）杂志上的这项研究的通讯作者阿比盖尔-兰顿（AbigailLangton）博士说："我们在一组度假者身上发现，他们的日晒行为对皮肤微生物群的多样性和组成有很大影响。我们已经证明，晒黑皮肤与度假后立即降低变形杆菌丰度有关。然而，所有度假者的微生物群在他们停止长时间晒太阳几周后都得到了恢复"。晒太阳会伤害皮肤菌落在前往阳光明媚的目的地度假（至少持续七天）之前，研究人员对参与者的皮肤进行了分析。皮肤微生物群主要由表面的三种细菌群落组成：放线菌、变形菌和厚壁菌，在度假后的第1天、第28天和第84天，研究人员再次对参与者的皮肤微生物群进行了评估。此外，每位度假者还根据个人的晒黑反应被分配到一个小组。21名参与者中有8人在度假期间晒黑了皮肤，他们被视为"寻求者"。晒黑"组由7人组成，他们在出发时已经晒黑，并在整个假期中保持晒黑。这两组人被归类为"寻求阳光者"。其余六名参与者被视为"避免晒太阳者"；他们的肤色在度假前和度假后都是一样的。这项研究的第一作者、曼彻斯特大学研究员托马斯-威尔莫特（ThomasWillmott）博士解释说："这项研究是在现实生活中的度假者身上进行的，它为我们提供了重要的见解，让我们了解日晒是如何导致晒黑反应的--即使是在相对较短的日照时间内--也会导致变形杆菌丰度的急剧下降，从而降低皮肤微生物群的多样性。"尽管变形菌迅速减少，皮肤微生物群的多样性也随之发生变化，但细菌群落结构在人们度假归来28天后已经恢复。威尔莫特继续说："这表明，度假时暴露在紫外线下会对皮肤微生物群产生急性影响，但一旦回到阳光较弱的气候环境中，恢复速度相对较快。"微生物群紊乱可导致健康问题蛋白质细菌在皮肤微生物群中占主导地位。兰顿指出："因此，微生物群迅速恢复以重建皮肤的最佳功能条件也就不足为奇了。更令人担忧的可能是微生物群多样性的快速改变，这与疾病状态有关。例如，皮肤细菌丰富度的降低以前与皮炎有关。特别是变形杆菌多样性的波动与湿疹和牛皮癣等皮肤问题有关。"研究人员指出，未来的研究应该探讨为什么蛋白细菌似乎对紫外线特别敏感，以及这种多样性的变化如何长期影响皮肤健康。理想的情况是，此类研究的目标是增加参与者的数量，以便进一步深入了解情况。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426587.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426587.htm

研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因

研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因研究发现，微生物一旦受到感染，就会携带产生甲烷的新基因。最近的一项研究揭示，感染微生物的病毒在甲烷（一种强效温室气体）的环境循环中发挥着关键作用，从而加剧了气候变化。通过分析从各种湖泊到牛胃内部等15种不同栖息地采集的近1000组元基因组DNA数据，研究人员发现，微生物病毒携带有控制甲烷过程的特殊遗传元素，即辅助代谢基因（AMGs）。根据生物栖息地的不同，这些基因的数量也会不同，这表明病毒对环境的潜在影响也因其栖息地而异。这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学伯德极地与气候研究中心副研究员钟志平说，这一发现为更好地理解甲烷如何在不同生态系统中相互作用和移动提供了重要依据。"了解微生物如何推动甲烷过程非常重要，"钟说，他也是一名微生物学家，研究微生物如何在不同环境中进化。"微生物对甲烷代谢过程的贡献已经研究了几十年，但对病毒领域的研究在很大程度上仍然不足，我们希望了解更多"。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。病毒在温室气体排放中的作用病毒帮助促进了地球上所有的生态、生物地球化学和进化过程，但科学家们直到最近才开始探索它们与气候变化的关系。例如，甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体排放源，但主要是由被称为古细菌的单细胞生物产生的。这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学微生物组科学中心微生物学教授马修-沙利文（MatthewSullivan）说："病毒是地球上最丰富的生物实体。在这里，我们在一长串病毒编码的代谢基因中增加了甲烷循环基因，从而扩大了我们对其影响的了解。我们的团队试图回答病毒在感染过程中实际操纵了多少'微生物代谢'"。尽管微生物在加速大气变暖方面发挥的重要作用现已得到广泛认可，但人们对感染这些微生物的病毒所编码的甲烷代谢相关基因如何影响它们的甲烷产生却知之甚少，钟南山说。为了解开这个谜团，钟志平和他的同事们花了近十年的时间从独特的微生物库中收集和分析微生物和病毒DNA样本。研究小组选择的最重要的研究地点之一是克罗地亚自然保护区内的弗拉纳湖。在富含甲烷的湖泊沉积物中，研究人员发现了大量影响甲烷产生和氧化的微生物基因。此外，他们还发现了多种病毒群落，并发现了13种有助于调节宿主新陈代谢的AMG。尽管如此，没有任何证据表明这些病毒本身直接编码甲烷代谢基因，这表明病毒对甲烷循环的潜在影响因其栖息地而异，钟说。牲畜和环境影响总之，研究显示，甲烷代谢AMG更有可能在宿主相关环境（如牛胃内部）中发现，而在环境栖息地（如湖泊沉积物）中发现的这些基因则较少。由于奶牛和其他牲畜也造成了全球约40%的甲烷排放，他们的研究表明，病毒、生物和整个环境之间的复杂关系可能比科学家们曾经想象的更加错综复杂。钟说："这些发现表明，病毒对全球的影响被低估了，值得引起更多关注。"虽然目前还不清楚人类活动是否影响了这些病毒的进化，但研究小组希望从这项工作中获得的新见解能让人们进一步认识到传染源对地球上所有生命的影响力。尽管如此，要继续深入了解这些病毒的内在机制，还需要进一步的实验来进一步了解它们对地球甲烷循环的贡献，钟南山说，尤其是当科学家们在研究如何减少微生物驱动的甲烷排放时。他说："这项工作是掌握气候变化的病毒影响的第一步。我们还有很多东西要学。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423073.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423073.htm