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        人類微生物在遠距離交換基因
        
			
        
				2019-04-13 10:19:54
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        雖然濫交在歷史上在許多社會中都是不受歡迎的，但在微生物世界中，它對生存至關重要。細菌在它們之間交換遺傳物質的想法最早在20世紀20年代后期被描述，并被稱為水平基因轉移(HGT)。盡管大量的研究已經(jīng)闡明了這種遺傳信息轉移的分子機制，但直到最近，研究人員才發(fā)現(xiàn)人體內的細菌以比自然界常見的更高的速度相互分享基因。更有趣的是，這些基因似乎是獨立于它們的微生物宿主 - 從身體的一部分到另一部分。
        

        人類微生物在遠距離交換基因
        

        這些新發(fā)現(xiàn)是伊利諾伊大學和伊斯蘭堡大學研究人員采用的一種新型分子數(shù)據(jù)挖掘方法的一部分。這種具有計算挑戰(zhàn)性的方法使研究人員能夠識別水平基因轉移的實例，即在有性或無性繁殖之外的生物之間直接轉移基因。這項新研究的結果發(fā)表在今天的科學報告中，題為“ 通過系統(tǒng)發(fā)育重建和協(xié)調推斷的人類相關微生物中的水平基因轉移 ”。
        

        “水平基因轉移是地球上遺傳信息交換的主要力量，”研究作者，伊利諾伊大學教授Gustavo Caetano-Anollés博士解釋說。“這些交換使微生物適應和繁殖，但它們可能對人類健康也很重要。有些細菌不能生活在我們體外，還有一些細菌無法生存。“
        

        “更好地了解這一現(xiàn)象也將具有重要的公共衛(wèi)生價值，因為抗生素抗性基因水平擴散導致多重耐藥病原體的出現(xiàn)已成為全球關注的問題，”高級研究員Arshan Nasir博士說。 ，COMSATS大學伊斯蘭堡，現(xiàn)任新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的杰出研究員。
        

        對于新的分析，科學家利用基因組信息構建了成千上萬的人類細菌“家譜”。通過微生物基因樹的調和，團隊可以弄清楚哪些基因是遺傳的，哪些是水平基因轉移的結果。
        

        目前大多數(shù)確定水平基因轉移的方法都比較了DNA特征或基因組之間的統(tǒng)計相似性，以確定外源基因，”納西爾說。“這對于相對較新的基因轉移非常有效，但往往無法確定數(shù)百萬或數(shù)十億年前發(fā)生的轉移事件。”
        

        雖然更加勞動密集，但新方法使團隊能夠克服這一障礙。
        

        “我們研究人類相關的微生物，因為它們被認為是維持人類健康和新陳代謝的關鍵因素，”納西爾說。“我們通過美國國立衛(wèi)生研究院人類微生物組計劃對1000多種參考細菌基因組進行了計算，計算了基因轉移率和方向 - 誰轉移了誰。”
        

        研究人員從六個人體部位采集細菌：腸道，皮膚，口腔，血液，泌尿生殖道和氣道。令人驚訝的是，該研究小組發(fā)現(xiàn)了證據(jù)支持早期發(fā)現(xiàn)人類相關細菌與其基因非?；祀s。
        

        “我們體內微生物之間的水平交換比你在地球上其他地方發(fā)現(xiàn)的水平高出約30%，”他說。“這意味著我們的身體提供了獨特的利基，促進了微生物層面的創(chuàng)新。”
        

        大約40%的基因交換發(fā)生在生活在同一身體部位的細菌中。另外60%涉及不同組織中細菌之間的基因共享，例如腸道內和血液中的生物之間。
        

        在所有情況下，基因轉移在密切相關的生物體中最常見，無論它們是否占據(jù)相同或不同的身體組織。事實上，研究人員報告說，不同身體部位生物體之間的基因共享發(fā)生率高于生活在同一地點的遠緣相關細菌的基因共享。
        

        納西爾總結說：“其中一些可能是在微生物定植于人體之前發(fā)生的非常古老的基因轉移事件。” “也可能是某些細菌在個體生命周期的不同時間點定居在不同的人體部位。其他可能是細菌DNA從一個位點轉移到另一個位置的結果，可能是通過血液。我們需要進一步的實驗證據(jù)來測試這種誘人的可能性。“
        
			

			
          
        
			
        
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