探索轮虫的抗生素偷窃行为：抗感染的新希望

找药助理

926次浏览发布时间：2024-07-22 15:36:51

　　近日，牛津大学、斯特林大学和伍兹霍尔海洋生物实验室(MBL)的一组研究人员揭示了一项令人振奋的发现：一种小型淡水动物——蛭形轮虫，通过从细菌中“偷取”抗生素配方来保护自己免受感染。这项研究不仅揭示了轮虫独特的防御机制，还可能为开发新型抗菌剂提供新的方向。

　　轮虫简介

　　蛭形轮虫是一类微小的淡水动物，其名字源于它们的爬行方式。尽管体型微小，比一根头发还细，但它们却拥有与其他动物相似的复杂结构，包括头、嘴、肠道、肌肉和神经系统。这种独特的生物长期以来吸引了科学家的兴趣，尤其是它们的基因获取方式。

　　抗生素的基因窃取

　　研究发现，当蛭形轮虫暴露于真菌感染时，它们会启动从细菌和其他微生物那里获取的数百个基因。这些基因中，有许多在轮虫体内产生抗菌物质，如抗生素和其他抗菌剂。这一发现首次揭示了轮虫利用外源基因来对抗感染的能力。

　　牛津大学的主要研究作者克里斯·威尔逊表示：“当我们解读这些被盗基因的DNA密码时，我们惊讶地发现，这些基因包含了制造抗生素的配方，这些化学物质原本被认为是动物无法自主生产的。” 这种基因窃取现象表明，轮虫通过从微生物中获取有用的基因，进化出了新的防御机制。

　　轮虫的自卫机制

　　抗生素对现代医疗至关重要，但大多数抗生素实际上是自然界中真菌和细菌产生的化学物质。人类只是借助这些自然界的产物开发出相应的药物。这项新研究表明，轮虫也在进行类似的操作，通过复制微生物制造抗生素的DNA来对抗感染。

　　研究团队观察到，当蛭形轮虫面对真菌感染时，启动了从微生物中获取的基因，这些基因指导它们合成抗菌化学物质。威尔逊解释道：“我们看到感染幸存的轮虫体内产生的抗生素配方是死亡轮虫的十倍，这表明这些基因对抗感染非常有效。”

　　抗生素耐药性的挑战与机遇

　　抗生素耐药性是当前全球公共卫生面临的重大挑战。随着致病微生物进化出对现有抗生素的耐药性，寻找新的抗菌剂变得愈发紧迫。世界卫生组织(WHO)在最近的报告中警告说，“迫切需要”开发新的抗生素来应对耐药性威胁。

　　轮虫使用的抗生素配方与已知的微生物基因不同。斯特林大学的研究作者鲁本·诺埃尔指出，这些基因虽然长短和复杂程度相似，但部分DNA代码已经发生变化。研究人员认为，这种进化过程改变了基因配方，使轮虫能够产生新的化学物质，这为未来的药物开发提供了新思路。

　　非核糖体肽的研究前景

　　轮虫从细菌中获得的基因编码了一种不寻常的酶，这种酶将氨基酸组装成小分子，称为非核糖体肽。这些肽具有多样的生物活性，可以作为潜在的新型抗菌剂。研究合著者Irina Arkhipova表示：“下一阶段的研究应该包括鉴定由蛭形轮虫产生的多种非核糖体合成肽，并建立诱导这些化合物合成的条件。”

　　开发新药的一大问题是，许多由细菌和真菌产生的抗生素对动物有毒或有副作用。只有一小部分化合物可以转化为清除人体有害微生物的治疗方法。如果轮虫能够在自己的细胞中产生类似的化学物质，这些物质可能会对其他动物，包括人类，更加安全。

　　轮虫为何能大规模获取外源基因?

　　一个值得关注的问题是，为什么轮虫能如此高频率地从微生物那里借用有用的基因。研究合著者蒂姆·巴拉克拉夫提出了一种理论：轮虫的独特生殖方式可能是关键因素。轮虫不需要雄性进行繁殖，母体直接产卵孵化成自己的基因副本。这种无性繁殖可能导致基因的缺乏变异，使得它们更容易感染疾病。

　　巴拉克拉夫解释说：“如果轮虫无法找到改变基因的方法，它们可能会灭绝。借用外源基因，特别是那些帮助它们应对感染的基因，可能是它们生存的策略。”

　　诺埃尔补充道，轮虫和它们被盗的DNA还有很多值得研究的地方。“轮虫使用了数百种在其他动物中没有发现的基因。这些抗生素配方令人兴奋，其他一些基因甚至看起来像是从植物中获取的。” 这些发现不仅丰富了我们对基因转移的理解，也可能为新型抗菌剂的开发提供宝贵线索。

　　通过对蛭形轮虫的研究，科学家们不仅揭示了其独特的生物学机制，还为人类抗感染药物的开发提供了新的希望。在抗生素耐药性日益严重的今天，探索轮虫的基因偷窃行为，或许能为我们带来新的治疗方法和防御手段。

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