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研究表明人体内的微生物交换基因甚至跨越组织边界

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-02浏览次数:1990

研究人员在该期刊中科学地报道,人体内的细菌以高于自然界常见的速度相互分享基因,其中一些细菌似乎正在行进 - 独立于其微生物宿主 - 从身体的一部分到另一部分。

该研究的结果是韩国极地研究所的高级研究科学家Kyung Mo Kim对分子数据挖掘方法的初步概念化的结果。 Gustavo Caetano-Anollés是伊利诺伊大学作物科学教授,Carl R. Woese研究所基因组生物学教授,与他的前学生Arshan Nasir合作,后者来自巴基斯坦伊斯兰堡大学COMSATS。他目前是新的洛斯阿拉莫。国家实验室杰出研究员。墨西哥。

这种计算上具有挑战性的方法使他们能够识别“水平基因转移”的实例,即在有性或无性繁殖之外的生物之间直接转移基因。

“水平基因转移是地球上遗传信息交换的主要力量,”Caetano-Anollés说。 “这些交换使微生物适应和繁殖,但它们对人类健康也很重要。有些细菌不能活在我们体外,有些细菌无法生存。“

纳西尔说:“更好地了解这一现象也将具有重要的公共卫生价值,因为抗生素抗性基因的传播已导致多重耐药病原体的出现已成为全球关注的焦点。”

对于新的分析,科学家利用基因组信息构建了数千种人类谱系。通过微生物基因树的协调,团队可以确定哪些基因是遗传的,哪些是水平基因转移的结果。

“目前,大多数确定基因转移水平的方法都比较了DNA特征或基因组之间的统计相似性,以确定外源基因,”纳西尔说。 “这对于相对较新的基因转移非常有效,但通常无法确定数百万或数十亿年前发生的转移事件。”

他说,更加劳动密集的方法使团队能够克服这一障碍。

“我们研究人类相关的微生物,因为它们被认为是维持人类健康和新陈代谢的关键因素,”纳西尔说。 “我们计算了基因转移的速度和方向 - 谁转移了谁 - 超过1,000个参考细菌基因组用于美国国立卫生研究院人类微生物组项目。”

这些细菌来自六个人体部位:肠,皮肤,口腔,血液,泌尿生殖道和气道。 Caetano-Anollés表示,研究人员发现证据支持早期发现人类相关细菌与其基因混淆的证据。 “我们的生物之间的交换水平比你在全球其他地方发现的水平高出约30%,”他说。 “这意味着我们的身体提供了一个独特的利基,促进微生物创新。”

大约40%的基因交换发生在生活在同一身体部位的细菌中。另外60%涉及不同组织中细菌之间的基因共享,例如肠道和血液中的生物。

在所有情况下,基因转移在密切相关的生物体中最常见,无论它们是否占据相同或不同的身体组织。事实上,研究人员报告说,不同身体部位的生物之间的基因共享率高于生活在同一地点的远缘相关细菌。

纳西尔说:“其中一些可能是微生物在人体内定殖之前发生的非常古老的遗传转移事件。” “也可能是某些细菌在个体生命周期的不同部位沉淀在身体的不同部位。其他细菌可能是细菌DNA从一个部位转移到另一个部位的结果,可能是通过血液。我们还需要用来测试这种诱人可能性的实验证据。“

研究人员说,其他科学家可以使用他们为这项工作开发的工具HGTree来更准确地预测哪些基因通过生殖过程“垂直”遗传,并通过水平基因转移从其他微生物中获得。研究人员表示,这将有助于提高人们对微生物和人类进化的认识。