生物“偵探”正在追蹤生物威脅，例如引起土拉菌病的細菌(“兔熱”)，但他們經(jīng)常面臨避免誤報的挑戰(zhàn)。通過生物攻擊發(fā)出警報，只發(fā)現(xiàn)它是同一屬中的無害親屬，降低了可信度和公眾信任。洛斯阿拉莫斯國家實驗室的新工作正在縮小對弗朗西斯菌的混淆，其中一些物種包括高毒力的人類和動物病原體，魚類病原體，機會性人類病原體，蜱內(nèi)共生體和棲息在微咸水中的自由生活的分離物。

“對于未來成功進行生物監(jiān)測和歸因活動，對土拉弗朗西斯菌和環(huán)境豐富的新兇手及其親屬的毒性亞種的準確區(qū)分絕對至關重要，”洛斯阿拉莫斯生物學家Jean Challacombe說道，該論文的第一作者一周在PLOS ONE期刊上。生物監(jiān)測，例如美國國土安全部和國防部進行的監(jiān)測，通過發(fā)現(xiàn)公共衛(wèi)生重要性趨勢，提供傳染病爆發(fā)，危險環(huán)境暴露或可能的生物恐怖襲擊的早期預警。

在弗朗西斯屬包括幾個公認的品種，另外的潛在品種，和其他代表居住在一系列令人難以置信的多樣化的生態(tài)位，但不是密切相關的命名的物種。其中許多對人類或牲畜沒有任何問題。然而，T。tularensis是一種高致病性的人畜共患病病原體(從動物傳播到人類)，導致土拉菌病。由于過去世界大戰(zhàn)中的武器化努力，它被認為是第一級(最嚴重的)生物威脅劑。

壞的一種，Tularensis亞種tularensis(A型)，僅在北美發(fā)現(xiàn)并且是??最致命的，導致疾病tularemia。它可以產(chǎn)生皮膚潰瘍，胸痛和呼吸困難。

該團隊已經(jīng)確定了幾種明顯含糊的質(zhì)粒 - 它們是能夠存在于染色體外的雙鏈DNA的線性或環(huán)狀結構 - 在三種常見的環(huán)境弗朗西斯菌種的測序基因組中。這些質(zhì)粒提供了額外的系統(tǒng)發(fā)育和基因組特征，可將致病性土拉弗朗西斯菌菌株與非生物威脅劑的臨床和環(huán)境近鄰物種區(qū)分開來。

“我們的工作表明，已經(jīng)測序的120多個Francisella基因組中，只有少數(shù)含有質(zhì)粒。這對研究人員來說是一個非常有用的標志，增加了基因組特征，可以防止錯誤識別碰巧共享其他類似基因的細菌親屬簡介，“她說。環(huán)境調(diào)查表明，F(xiàn)。novicida和類似菌株在美國各地的不同環(huán)境中分布廣泛且豐富，最重要的是，該群體似乎可能是監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)生的F. tularensis環(huán)境假陽性的來源。

為了完成分析，該團隊對來自德克薩斯州加爾維斯頓灣(F. novicida-like)，一些人類臨床樣本(F. novicida AZ06-7470和F. opportunistica)的海水樣本的基因組進行測序，來自溫暖的水春天(F. novicida)和從空調(diào)系統(tǒng)(F. frigiditurris)隔離的形式。幾種含有質(zhì)粒的Francisella菌株由Los Alamos的Bioscience Division的Genome Sciences小組測序。

“只有少數(shù)弗朗西斯菌屬的成員攜帶質(zhì)粒;這些包括幾種新霉病毒株，我們發(fā)現(xiàn)所有質(zhì)粒都顯然具有神秘性，編碼可能涉及復制，結合轉移和分配的功能，可能是一些功能對于環(huán)境生存很重要，以及一些不能賦予功能的假設蛋白質(zhì)，“Challacombe說。

根據(jù)Challacombe和她的共同作者Cheryl Kuske和Segaran Pillai發(fā)表的結論，“雖然細菌質(zhì)粒可以攜帶增強宿主細胞存活并影響細菌進化的特性，但隱性質(zhì)粒編碼除了復制和動員所需的功能之外幾乎沒有其他功能。對攜帶它們的宿主細胞沒有明顯的益處，隱蔽質(zhì)粒有點謎......我們的結果比較不同的弗朗西斯菌基因組中的隱蔽質(zhì)粒表明它們也存在于臨床分離株中。

這些結果為已知的弗朗西斯菌種之間的表型變異性和復雜的分類學關系提供了新的理解，并為我們提供了用于表征相關物種群的新質(zhì)粒特征。

研究人員指出，有許多培養(yǎng)的弗朗西斯菌株，我們?nèi)匀粵]有基因組序列。只有通過對更多環(huán)境和近鄰弗朗西斯菌分離株的測序和比較，研究人員才能確定能夠準確區(qū)分不同物種群的其他基因組特征。

自曼哈頓計劃的早期輻射劑量測量工作以來，生物科學一直是洛斯阿拉莫斯的重點，實驗室的生物科學部長期以來一直密切參與生物危害分析，基因研究以及流式細胞儀等工具和技術的開發(fā)。