生物“偵探”正在追蹤生物威脅，例如導(dǎo)致土拉菌病的細(xì)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(jī)會性人類病原體，蜱內(nèi)共生菌和居住在微咸水中的自由生活分離物。

“ 對于未來成功進(jìn)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F. novicida及其親屬的毒力亞種的準(zhǔn)確區(qū)分是絕對關(guān)鍵的，”洛斯阿拉莫斯生物學(xué)家Jean Challacombe說道，該論文的第一作者本周在PLOS ONE期刊上。生物監(jiān)測，例如由美國國土安全部和國防部進(jìn)行的監(jiān)測，通過發(fā)現(xiàn)公共衛(wèi)生重要性趨勢，提供傳染病暴發(fā)，危險環(huán)境暴露或可能的生物恐怖襲擊的早期預(yù)警。

在弗朗西斯屬包括幾個公認(rèn)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(guān)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(dǎo)致tularemia。由于過去世界大戰(zhàn)中的武器化努力，它被認(rèn)為是第一級(最嚴(yán)重的)生物威脅劑。

壞的T. tularensis亞種tularensis(A型)，僅在北美發(fā)現(xiàn)并且是??最致命的，導(dǎo)致tularemia疾病。它可以產(chǎn)生皮膚潰瘍，胸痛和呼吸困難。

研究小組已經(jīng)確定了幾種顯然隱藏的質(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(jié)構(gòu) - 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(biāo)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(xì)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種環(huán)境中分布廣泛且豐富，最重要的是，該組似乎可能是 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(tuán)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(jìn)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。

“在只有少數(shù)成員弗朗西斯屬攜帶質(zhì)粒;這些包括幾個兇手弗朗西斯菌菌株，我們發(fā)現(xiàn)所有的質(zhì)粒顯然神秘，編碼功能可能參與復(fù)制，接合轉(zhuǎn)移和分配，一些功能可能是對于環(huán)境生存很重要，以及一些不能賦予功能的假設(shè)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(jié)論，“雖然細(xì)菌質(zhì)?？梢詳y帶增強宿主細(xì)胞存活并影響細(xì)菌進(jìn)化的特性，但隱性質(zhì)粒編碼除了復(fù)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(xì)胞沒有明顯的益處，隱蔽質(zhì)粒有點謎......我們的結(jié)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(jié)果為已知的弗朗西斯菌種之間的表型變異性和復(fù)雜的分類學(xué)關(guān)系提供了新的理解，并為我們提供了用于表征相關(guān)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(zhǔn)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(xué)一直是洛斯阿拉莫斯的一個重點，實驗室的生物科學(xué)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(xì)胞儀等工具和技術(shù)的開發(fā)。