刚刚发现了一种新的类似病毒的实体
被称为方尖碑的生物实体大量隐藏在人类的口腔和肠道内。斯坦福大学的一个团队最近发现了这些微观实体,它们是遗传物质的圆形片段,包含一两个基因并自组织成棒状形状。
尽管该研究在bioRxiv服务器上仍处于预印本形式,这意味着它尚未经过同行评审,但它已经被广泛撰写,包括在《自然》和《科学》两本期刊上。
让我们更深入地研究非常微小的“生命形式”的奇怪世界。
在生物学中,就像在物理学中一样,当我们在越来越小的尺度上移动时,事情会变得越来越奇怪,规则也会变得越来越模糊。
病毒如果没有宿主的帮助就无法复制,可以最慷慨地被认为处于生命构成的边缘。然而,地球上每一个可以想象的栖息地中都可以找到约十亿个(一个后面跟着31个零)单个病毒,并且通过感染和操纵它们的宿主,很可能影响了所有生命的进化轨迹。
进一步观察微小生物实体的世界,我们会发现类病毒——遗传物质的微小碎片(类似DNA的分子,称为RNA),它们不能制造蛋白质,并且与病毒不同,没有保护壳来包裹其基因组。
类病毒是核酶的例子:RNA分子可能是细胞生命出现的第一个自我复制遗传元件的遥远回声。
作为复制周期的一部分,类病毒可以自我切割(切碎)并重新连接(粘在一起)其基因组。而且,尽管它们很简单,但它们可能会给开花植物带来严重的疾病。
介于病毒和类病毒之间——也许
新的预印本描述了“人类微生物组的类病毒殖民者”。如果“类病毒”听起来不置可否,那完全是故意的。新发现的生物实体介于病毒和类病毒之间。
事实上,方尖碑这个名字的提出不仅是因为它们的形状,也是为了提供回旋余地,以防它们更像RNA质粒(细菌内部的一种不同类型的遗传元件),而不是病毒或类病毒。
与类病毒一样,方尖碑具有环状单链RNA基因组,没有蛋白质外壳,但与病毒一样,它们的基因组包含预计编码蛋白质的基因。
迄今为止描述的所有方尖碑都编码一种称为obulin的主要蛋白质,并且许多方尖碑编码第二种较小的obulin。
Obulins与任何其他已发现的蛋白质没有进化相似性或“同源性”,并且关于其功能的线索很少。
通过分析从人类肠道和口腔以及其他不同来源获取的现有数据集,斯坦福大学团队发现了近30,000种不同的方尖碑类型。
这些方尖碑基因组以前一直被忽视,因为它们与之前描述的任何东西都非常不同。斯坦福大学团队发现他们使用一种巧妙的定制方法在数据库中搜索单链环状RNA分子,以找出任何类病毒元素。
从他们的结果可以清楚地看出,方尖碑并不罕见。研究人员在遍布全球的不同领域的数据集中发现了它们。
约7%的人类肠道微生物组数据集和50%的口腔数据集检测到了这些元素。然而,这些数据集是否真实地反映了方尖碑的流行和分布尚不清楚。
在不同的身体部位和不同的捐赠者身上发现了不同的方尖碑类型。长期数据显示,人们可以持有同一种方尖碑类型大约一年。
方尖碑可能依赖微生物宿主细胞进行复制,包括那些生活在人类体内的细胞。细菌或真菌可能是宿主,但尚不清楚到底是哪些物种含有这些元素。
然而,研究人员通过提供强有力的证据证明牙菌斑的常见细菌成分血链球菌是特定方尖碑类型的宿主,通过分析提供了关键线索。
是敌是友?
由于血链球菌很容易在实验室中生长和进行实验,这将为理解方尖碑生物学的基础知识提供一个有价值的模型。
这一点至关重要,因为我们对方尖碑更广泛的进化和生态意义一无所知。它们可能是寄生的并损害宿主细胞,也可能是有益的。
宿主可能已经进化出了针对方尖碑的复杂防御机制,或者积极招募方尖碑以获得一些意想不到的优势。如果方尖碑改变或扰乱了人类微生物组,这可能反过来会对人类健康产生影响——它们甚至可能具有治疗潜力。
另外,方尖碑可能不会对其微生物宿主或人类造成伤害或有益。相反,它们可能只是作为隐秘的进化乘客而存在,默默地、无休止地复制,就像最初的“自私基因”一样。
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