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研究表明人體內的微生物交換基因甚至跨越組織邊界

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-02瀏覽次數:1990

研究人員在該期刊中科學地報道,人體內的細菌以高于自然界常見的速度相互分享基因,其中一些細菌似乎正在行進 - 獨立于其微生物宿主 - 從身體的一部分到另一部分。

該研究的結果是韓國極地研究所的高級研究科學家Kyung Mo Kim對分子數據挖掘方法的初步概念化的結果。 Gustavo Caetano-Anollés是伊利諾伊大學作物科學教授,Carl R. Woese研究所基因組生物學教授,與他的前學生Arshan Nasir合作,后者來自巴基斯坦伊斯蘭堡大學COMSATS。他目前是新的洛斯阿拉莫。國家實驗室杰出研究員。墨西哥。

這種計算上具有挑戰性的方法使他們能夠識別“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。

“水平基因轉移是地球上遺傳信息交換的主要力量,”Caetano-Anollés說。 “這些交換使微生物適應和繁殖,但它們對人類健康也很重要。有些細菌不能活在我們體外,有些細菌無法生存。“

納西爾說:“更好地了解這一現象也將具有重要的公共衛生價值,因為抗生素抗性基因的傳播已導致多重耐藥病原體的出現已成為全球關注的焦點。”

對于新的分析,科學家利用基因組信息構建了數千種人類譜系。通過微生物基因樹的協調,團隊可以確定哪些基因是遺傳的,哪些是水平基因轉移的結果。

“目前,大多數確定基因轉移水平的方法都比較了DNA特征或基因組之間的統計相似性,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,但通常無法確定數百萬或數十億年前發生的轉移事件。”

他說,更加勞動密集的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。 “我們計算了基因轉移的速度和方向 - 誰轉移了誰 - 超過1,000個參考細菌基因組用于美國國立衛生研究院人類微生物組項目。”

這些細菌來自六個人體部位:腸,皮膚,口腔,血液,泌尿生殖道和氣道。 Caetano-Anollés表示,研究人員發現證據支持早期發現人類相關細菌與其基因混淆的證據。 “我們的生物之間的交換水平比你在全球其他地方發現的水平高出約30%,”他說。 “這意味著我們的身體提供了一個獨特的利基,促進微生物創新。”

大約40%的基因交換發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,例如腸道和血液中的生物。

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,不同身體部位的生物之間的基因共享率高于生活在同一地點的遠緣相關細菌。

納西爾說:“其中一些可能是微生物在人體內定殖之前發生的非常古老的遺傳轉移事件。” “也可能是某些細菌在個體生命周期的不同部位沉淀在身體的不同部位。其他細菌可能是細菌DNA從一個部位轉移到另一個部位的結果,可能是通過血液。我們還需要用來測試這種誘人可能性的實驗證據。“

研究人員說,其他科學家可以使用他們為這項工作開發的工具HGTree來更準確地預測哪些基因通過生殖過程“垂直”遺傳,并通過水平基因轉移從其他微生物中獲得。研究人員表示,這將有助于提高人們對微生物和人類進化的認識。

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