我們可以和我們的細(xì)菌一起工作來阻止感染嗎
抗生素對人類和動(dòng)物健康的益處是無可爭議的。然而,隨著微生物對抗微生物藥和其他藥物的抵抗力越來越強(qiáng),科學(xué)家們已經(jīng)開始對不斷增長的超級細(xì)菌危機(jī)的新解決方案感興趣,包括使用防御性微生物和糞便移植。在新的研究中,牛津大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種基于實(shí)驗(yàn)室的方法,可以快速地在宿主和細(xì)菌之間建立積極的共同依賴關(guān)系,稱為“共生”。這些實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的細(xì)菌關(guān)系證明了微生物如何與宿主一起預(yù)防感染。
防御性宿主 - 微生物關(guān)系在植物和動(dòng)物(包括人類)的自然界中普遍存在?;セ莼ダ麃碜允芤嬗诩?xì)菌保護(hù)的宿主,然后細(xì)菌受益于宿主是一個(gè)健康的生活環(huán)境 - 允許它隨著時(shí)間的推移進(jìn)一步積累。
在發(fā)表在“進(jìn)化快報(bào)”上的一項(xiàng)研究中,牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)系的科學(xué)家們與巴斯大學(xué)合作,測試這些防御性宿主 - 微生物“共生”是否可以從頭開始進(jìn)化,以防止有害和傳染性寄生蟲的侵襲。
該團(tuán)隊(duì)追蹤了線蟲蠕蟲宿主和腸道細(xì)菌(糞腸球菌)的進(jìn)化,這些細(xì)菌具有防止更多致病性細(xì)菌感染的潛力。在短短幾周的進(jìn)化過程中,蠕蟲和腸道細(xì)菌的變化導(dǎo)致物種協(xié)同工作并最終形成一個(gè)互利的聯(lián)盟,保護(hù)它們免受寄生蟲的攻擊。僅在宿主和腸細(xì)菌在寄生蟲存在下共同作用時(shí)才能看到這種效果。
該論文的第一作者,動(dòng)物學(xué)系的博士后研究員Charlotte Rafaluk-Mohr博士解釋說:“我們的研究表明,當(dāng)微生物和宿主一起進(jìn)化時(shí),腸道微生物的保護(hù)是一種有益的,可以得到加強(qiáng)和回報(bào)。 。細(xì)菌進(jìn)化成為更具保護(hù)性,并且宿主進(jìn)化進(jìn)化以允許更多的糞腸球菌定植。允許保護(hù)性細(xì)菌定居和幫助的進(jìn)化可能是防御傳染病的常用手段。
在這項(xiàng)研究與其他細(xì)菌共生研究之間的差異中,Rafaluk-Mohr博士說:“就其本身而言,形成共同依賴關(guān)系的宿主和細(xì)菌并不是一個(gè)新概念。然而,我們的研究是第一個(gè)從頭開始建立這種關(guān)系的研究。一些“共生主義”在獲得任何防御性利益之前需要多年的進(jìn)化歷史,但在我們的案例中,這種關(guān)系是在實(shí)驗(yàn)室中在幾周內(nèi)形成并形成的 - 之前宿主蠕蟲和細(xì)菌完全是外來實(shí)體。
為了解防御性共生最有可能在自然界中發(fā)展,該團(tuán)隊(duì)與巴斯大學(xué)的Ben Ashby博士一起研究了共生宿主和細(xì)菌的數(shù)學(xué)模型。模型預(yù)測,如果保護(hù)太低,那么窩藏細(xì)菌的宿主幾乎沒有好處,但如果保護(hù)太高,那么其他微生物可能會(huì)被消滅,從而無需保護(hù)。因此,當(dāng)微生物提供適度的保護(hù)時(shí),“共生”最有可能發(fā)展。
了解宿主與其“好細(xì)菌”之間防御關(guān)系的起源和維持是進(jìn)化生物學(xué)家的迫切問題。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),關(guān)系進(jìn)化的速度可以在其整體成功中發(fā)揮重要作用,也可能在其作為人類健康治療的潛在用途中發(fā)揮重要作用。正如Rafaluk-Mohr博士所解釋的那樣:“我們的抗生素?zé)o法治療疾病的問題日益嚴(yán)重,我們的研究表明,使用和工程'共生'有可能通過預(yù)防寄生蟲引起的感染而使人受益。 “該研究還表明宿主和微生物遺傳背景的相互作用可能在這些宿主 - 細(xì)菌防御關(guān)系的建立中發(fā)揮作用,
牛津寄生蟲生物學(xué)高級作者兼副教授Kayla King博士補(bǔ)充說:“整個(gè)人體和動(dòng)物體內(nèi)外均有微生物覆蓋。這些細(xì)菌中的許多可以通過保護(hù)我們(它們的宿主)免受有害寄生蟲的攻擊來提供幫助?;旧?,一種輕微的寄生關(guān)系發(fā)展成為互利的。
“通過資助進(jìn)一步研究,我們打算研究宿主如何讓這些保護(hù)性細(xì)菌在其內(nèi)部定殖,以及它們?nèi)绾沃С诌@種相互作用。是主機(jī)的免疫系統(tǒng)不針對良好的細(xì)菌或者主機(jī)主動(dòng)選擇好菌的微生物除其他?
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