科学突破可以解释超级细菌是如何快速进化的
一项科学突破揭示了细菌进化的新方式,据认为其效率至少是目前已知机制的1000倍。
这些见解将帮助科学家更好地了解超级细菌是如何迅速进化并变得越来越耐抗生素的。
这项研究是由格拉斯哥大学他发现了一种以前未知的基因转导方法——细菌开始进化成潜在致命的超级细菌的过程。
这种新方法被命名为“横向转导”(Lateral Transduction),现在加入了两种已知的转导方法:广义转导和专门转导,这两种转导方法都是由美国科学家约书亚·莱德伯格(Joshua Lederberg)发现的,他因为对细菌的研究而获得了诺贝尔生理学或医学奖。
通过对金黄色葡萄球菌的研究,科学家们能够证明这种新的自然发生的转导方法比目前已知的最好的方法——广义转导方法至少高效1000倍。
由于横向转导的效率,科学家推测这可能是在细菌进化过程中发生的最有效的转导类型。
来自格拉斯哥大学的José R Penadés教授说:“这是一个非常令人兴奋和重要的发现。我们已经能够展示一种细菌进化的新方式。随着耐药性越来越强的超级细菌的出现,了解细菌进化机制的重要性从未像现在这样重要。
“横向转导是一个完全自然的过程,我们相信它也发生在除金黄色葡萄球菌以外的细菌中。这改变了我们理解细菌进化的方式。”
细菌转导是一个涉及病毒感染细菌的过程。这种机制的结果是,细菌的DNA从一个细菌转移到另一个细菌,从而导致突变和进化,往往产生越来越致命和抗生素耐药性的细菌。
横向转导是其独特的效率。这一过程涉及到如此多的基因被转移,以至于科学家们推测细菌染色体的整个部分同时被动员到其他细菌身上。这可能有助于解释超级细菌进化的速度之快。
这项研究也挑战了该领域当前的科学思维,即假设只有可移动的遗传元素,而不是细菌染色体,可以高频率转移。现在科学家们相信横向转导可以移动整个细菌染色体,包括特别致命的被称为致病岛的部分,致病岛负责毒性和抗生素耐药性。
新加坡国立大学的助理教授John Chen说:“噬菌体是迄今为止地球上最丰富的生物实体,基因转导作为微生物进化的主要驱动因素之一的重要性从未像横向转导的发现那样明显。”
这篇题为“通过横向转导的基因组高移动性”的论文发表在《科学》杂志上。这项研究由生物技术和生物科学研究委员会(BBSRC)、国家医学研究委员会(NMRC)和新加坡教育部(MOE)资助。