PNAS：细菌与宿主通过基因进行交流

　　

微生物无处不在，从我们呼吸的空气，到我们吃的食物，我们的胃肠道，我们的皮肤，都有微生物寄居在里面，大部分的微生物是无害的，有些甚至对人体有益，只有少数的微生物对人类具有危害性。人类如何区分有害微生物和有益微生物呢？

 

美国威斯康辛大学麦迪逊分校的研究者称，回答上述问题不从微生物着手，而应从宿主着手。

 

关于该研究的相关文章发表在本周的《Proceedings of the National Academy of Sciences》上，文章将介绍如何与微生物建立理想的关系。威斯康辛大学麦迪逊分校医学院和公共卫生学院以及爱荷华州大学的研究者在文章中指出，他们发现一种乌贼体内的微生物可诱导宿主发生遗传改变，其中微生物可诱导一些保守基因发生改变，这是改进宿主与微生物关系的关键所在。

 

威斯康辛大学麦迪逊分校的医学微生物学家Margaret McFall-Ngai说，微生物群落会严重影响宿主的基因表达，因此要在两者间建立一种稳定的关系必须在两者间开展交流对话。Margaret McFall-Ngai是文章的高级作者。

 

McFall-Ngai说，很多研究只关注微生物单方面的交流。但是除了少数的“专业致病菌”如鼠疫耶氏菌（引起鼠疫病的病原菌）外，大部分的细菌并不是天生的“好”或是天生的“坏”。它们的好坏与宿主有直接的关联，早在2004年McFall-Ngai就曾报道，一种常见的细菌毒素可导致宿主组织损伤也在宿主组织发过程中起关键作用。

 

她还说，宿主对细菌的应答是影响细菌好坏的关键。通常，是由于体内的正常平衡状态被打破引发细菌的攻击（如肠道菌，当肠道菌群失调时就会导致腹泻）。可以说，致病的细菌是应为在一个不合适的时间里待在一个不合适的地方。

 

McFall-Ngai倾听宿主与微生物间的交流之声，通过实验揭开宿主与微生物间的关系之谜：实验动物是夏威夷短尾乌贼，短尾乌贼体长不过两英寸，体内含有一种闪光的细菌，称费希尔氏弧菌。费希尔氏弧菌定居在乌贼腹部的囊里，它在乌贼体内发光帮助乌贼抵御捕食者的伤害。作为回报，乌贼会提供费希尔氏菌生存的必需营养。

 

在新的研究中，威斯康辛大学麦迪逊分析的前研究生Carlene Chun领导了一个研究小组，他们对细菌诱导乌贼的遗传变化情况进行调查，其中还与无费希尔氏菌的乌贼（费希尔氏菌发生变异无法在乌贼体内定居）做对比。结果他们发现，费希尔氏菌在乌贼体内定居可引起多种基因发生变化，其中有些基因被认为在人体里对细菌应答具有关键作用。

 

McFall-Ngai说，发生变化的几个基因与细菌感染应答具有很强的关联，比如说，常见的免疫信号路径基因，这些结果给我们的启示是，我们应该重新思考免疫系统的作用。

 

McFall-Ngai说，在人体里，有上千的细菌与我们共生，但是只有100种细菌是致病菌。而这些致病菌通常与人类和平共处，表现为共生的状态，只有在少数情况下变得具有侵害性。

 

McFall-Ngai的研究团队对几个先前认为在小鼠和鱼身体里共生的细菌进行重点研究，结果表明，细菌与动物间的对话模式也随着进化的进程在不断改进。

 

所有的植物和动物都在相同的大环境（细菌环境）下进化。McFall-Ngai说，在动物皮肤和肠壁上有些基因被认为是与细菌交流的核心基因，并且细菌与宿主交流的语言十分古老，这些语言模式相当保守，多年未变。

 

（生物通 张欢）