痘痘细菌:一边折磨人,一边恋上葡萄藤?

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当我们的毛孔被堵塞时,一种被称为痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)的生物会以周围环境中的饱和脂肪酸作为“粮食”,在毛孔中大量繁殖生长。它们的代谢产物会引起皮肤的应激反应,产生红肿——也就是青春痘。而最近的一项研究揭露了一个惊人的事实:这个在我们的脸上安家并带来无数困扰的“好”朋友,似乎在葡萄藤中给自己找了另一个栖息地。

由意大利科学家主导的这项研究在葡萄藤中发现了一株新的痤疮丙酸杆菌,而它在整株植物中似乎仅能特异性的寄生在葡萄藤细胞中。这一新的菌株被命名为“Zappae”,文章被发表在新一期的《分子生物学与进化》杂志上。

对于细菌和病毒来说,宿主往往是相对单一的。目前仅有少数的微生物被证明具有跨物种寄生能力,前提是这些物种亲缘关系并不遥远。而即使是这些寄生能力强悍的微生物,在不同宿主中的生长状况也不一致。 像痤疮丙酸杆菌一样同时具有寄生在植物和哺乳动物体内能力的菌株是极其罕见的。

除了能在人体上胡吃海喝,痤疮丙酸杆菌也可能在葡萄藤中过得很好。图片来源:testtube.com

这项发现来源于一个巧合。研究小组本来正对葡萄的基因序列进行研究,却意外的在序列中发现了这个“不速之客”。据这项研究的第一作者,生态学家奥玛·罗塔-斯塔贝利(Omar Rota-Stabelli)介绍:“我们起初并未意识到Zappae是一种新型痤疮丙酸杆菌,而仅仅把它当做偶然。这可能来自实验室中被污染的样品。”然而,随后的研究证实这一细菌的序列不仅确切地证实葡萄藤确实是它的栖息地,而且证明这是痤疮丙酸杆菌的一个新种——尽管,它和那个引起青春痘的元凶存在很紧密的关系。

根据对不同葡萄藤中含有痤疮丙酸杆菌基因组情况的分析结果,研究人员估计Zappae“侵入”葡萄糖的时间大约是7000年前。他们指出,这也同时是人们开始耕作葡萄的时间。由于在进行葡萄种植时经常需要进行修剪,Zappae得以从农民的手接触并进入葡萄藤中。另一位作者,安德烈·坎普萨诺(Andrea Campisano)说,“这样看来,(这种菌)随着它的宿主传播到世界各地并不令人奇怪。”

除了基因上的细微差异,研究人员发现Zappae似乎含有一个“未激活”的DNA修复系统。这样的修复系统经常出现在共生细菌上,因为它们习惯了“借用”宿主的DNA修复系统来处理类似的问题。

此前提到,Zappae的“亲戚”——在阻塞毛孔里增殖的痤疮丙酸杆菌,是以脂肪酸为主要营养的。这一点或许能够解释Zappae寄生在葡萄藤中的原因。罗塔-斯塔贝利表示:“葡萄富含脂肪酸,对于以脂肪酸为营养的Zappae来说是非常完美的生活环境。”

“使这项研究具有重大意义的事实是两个宿主相差太过巨大,”剑桥大学进化生物学家弗兰克·基金斯(Frank Jiggins)评论说,“病原菌通常具有多套‘工具’使得它们可以寄生在不同的宿主中。”然而这些“工具”在新的宿主中经常没有作用。因此可以想象,为什么同种菌能够寄生在相差巨大的宿主中是多么罕见的现象。

研究人员推测这种共生菌可能在葡萄的驯化过程中具有积极的意义。坎普萨诺表示,“我们正在进行实验研究丙酸——痤疮丙酸杆菌的代谢产物,也是它们得名的原因——对于植物的影响。”这也许会影响我们酿出的葡萄酒——至少,也能为粉刺的治疗提供些许参考。

编译自:Karl Gruber. How grapevines got acne bacteria. Nature

图片来源:worldpress

 

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