藝術家筆下的幽門螺旋桿菌。圖片來源:Sciepro/Corbis
哥倫比亞小鎮Tuquerres坐落于南美洲安第斯山脈,這里擁有全世界最高的胃癌發病率:每10萬人中有150名胃癌患者。與此同時,就在200公里之外的沿海城鎮Tumaco,這一比例僅為約6∶100000。
根據一項新的研究,這一高達25倍的差異部分緣于人類與微生物之間的一種進化不匹配。
導致胃癌的主要病因是幽門螺旋桿菌,這是一種感染了全世界一半人口的細菌。這種細菌通常是無害的,但偶爾也會導致腫瘤。幽門螺旋桿菌在人類從非洲起源時便已感染了后者,并隨著人類向全世界遷徙而變得多樣化。但是在某些地方,例如南美洲,歐洲殖民者的到來打破了這種協同進化的悠久歷史,造成了一些人無法共享祖先的幽門螺旋桿菌菌株。
如今,由美國田納西州納什維爾市范德堡大學醫學中心的Pelayo Correa和Scott Williams率領的研究小組發現,這種錯配能夠將通常良性的感染轉變為可能致癌的感染。研究人員指出,當一起進行分析時,宿主與微生物的基因組比單獨分析能夠更好地預測患病的風險性。
研究人員將這一發現發表在最新出版的美國《國家科學院院刊》上。
“很多人都攜帶了幽門螺旋桿菌,但只有很少的人會有壞的結果。這是緣于微生物或宿主嗎?”紐約大學醫學院微生物學家Martin Blaser指出,“這篇論文提供的證據表明,配合是非常重要的。這是一個很不錯的進步。”
研究人員首次發現,沿海城鎮Tumaco的居民大多數(58%)擁有祖先的血統,并且大部分的幽門螺旋桿菌菌株源自于非洲,這主要緣于其中大多數人都是釋放或逃脫的奴隸的后代。因此形成對照的是,Tuquerres的山地居民67%為美洲印第安人,31%為歐洲人。他們的幽門螺旋桿菌菌株大部分為歐洲人一脈,這是由征服者輸入的,并以某種方式取代了本地的美洲印第安人菌株。
研究人員還發現,如果幽門螺旋桿菌菌株對于其宿主而言有不同的起源,它們似乎更容易導致癌性胃病變。例如,源自于非洲的幽門螺旋桿菌菌株看起來在非洲人的后裔中大部分是良性的,但在主要為美洲印第安人背景的人群中則很容易導致致癌病變。
這項研究的合著者、范德堡大學醫學中心的Barbara Schneider表示:“宿主和菌株并沒有彼此和解的機會。”
更讓研究人員感到驚奇的是,他們發現宿主與微生物的不相容性比一種名為cagA的經過充分研究的基因,對于癌性胃病變的風險具有更大作用。人們已經知道,cagA能夠強烈影響幽門螺旋桿菌的毒性。事實上,宿主與微生物之間的祖先差異幾乎能夠完全解釋Tumaco和Tuquerres居民之間的胃癌風險差異。
英國考文垂市華威大學的微生物學家Mark Achtman認為,這篇論文所涉及的關聯是明確而新穎的,但他同時強調:“我也想看到在南美洲的其他地區是否也能復制這一發現,從而確保這并不代表飲食、海拔或其他一些因素造成的結果。”
研究人員同時還想了解相同的趨勢是否也適用于東亞地區——胃癌在這里非常普遍(男性患病比例為42∶100000,女性為18∶100000),以及非洲——盡管存在高水平的幽門螺旋桿菌感染,但這里的胃癌發病率卻不高。
幽門螺旋桿菌是一種單極、多鞭毛、末端鈍圓、螺旋形彎曲的細菌。長2.5~4.0μm,寬0.5~1.0μm。在胃黏膜上皮細胞表面常呈典型的螺旋狀或弧形。在固體培養基上生長時,除典型的形態外,有時可出現桿狀或圓球狀。幽門螺旋桿菌是微需氧菌,環境氧要求5%~8%,在大氣或絕對厭氧環境下不能生長。
微生物生長表型篩選是工業育種、酶定向進化和合成生物學等領域面臨的限速步驟。精準的單細胞精度生長表型測量是突破上述瓶頸的關鍵。近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心開發了低成本、非標記的微型......
北京農學院動物營養與畜產品開發創新團隊揭示了奶牛瘤胃微生物對柑橘提取物的短期定植規律,探索了柑橘提取物在瘤胃內的降解機制。近日,相關研究以《柑橘皮在瘤胃發酵過程中定植菌群的動態變化特征》為題,發表在微......
記者21日從中科院海洋研究所獲悉,該所研究員張鑫課題組和孫超岷課題組共同合作,基于共聚焦顯微拉曼技術,通過三維定量成像實現了長期、近實時、非破壞性的微生物監測,對微生物生長和代謝情況進行可視化及定量分......
記者21日從中科院海洋研究所獲悉,該所研究員張鑫課題組和孫超岷課題組共同合作,基于共聚焦顯微拉曼技術,通過三維定量成像實現了長期、近實時、非破壞性的微生物監測,對微生物生長和代謝情況進行可視化及定量分......
地下水中的鉻(Cr(VI))污染對人類生產生活有巨大危害。微生物修復技術廣泛應用于Cr(VI)污染地下水修復工程。糖漿作為制糖業的副產品,因其成本低和生效快,目前成為了主流生物修復碳源之一。但糖漿成分......
英國和荷蘭的科學家研究表明,即便是剖腹產嬰兒也不會錯過必要的微生物,雖然剖腹產嬰兒在出生時吸收的母親腸道微生物確實較少,但母親能夠通過母乳喂養等補償途徑將微生物轉移給嬰兒。相關研究近日發表于《細胞宿主......
在集約化耕作的農田生態系統中,施肥是快速補充土壤養分的重要途徑。不同培肥管理形成各自土壤特定功能的微生物種群。在推行農業綠色生產方式,繼續推進化肥減量化、化肥利用率進一步提升,推廣有機肥替代化肥,構建......
化肥鹽度指數高,對農作物有益的微生物難以在高鹽環境中生存,這是常識。如今,一種新技術正破解“化肥與微生物難以兼容”這一難題。2月11日,以中國工程院院士周衛為組長,由山西農業大學校長張強研究員、北京農......
發酵蛋白中的蛋白含量高達40%—80%,含有多種維生素、纖維素、碳水化合物、脂類、礦物質,以及豐富的酶類和生物活性物質等,且不含膽固醇,對心腦血管疾病患者更加友好。李德茂中國科學院天津工業生物技術研究......
近日,《新植物學家》發表了中科院植物所研究員劉玲莉團隊的最新研究,他們發現熱帶森林中植物受到的磷限制通常高于溫帶森林,但物種之間和站點內差異很大。分布于不同緯度的森林生態系統均會受到不同程度的磷限制,......