細(xì)菌能時(shí)常移動(dòng)基因并彼此交換,在環(huán)境改變時(shí),,留下有用的,、淘汰沒(méi)用的基因,所以它們是世上適應(yīng)力最高的生物之一,。雖然在一些親源相近卻不同寄主的菌種中,,常擁有功能相同但序列迥異的基因,表示這些基因應(yīng)該是來(lái)自于各自的寄主,不過(guò)對(duì)于基因是否能在不同生物界(kingdoms)之間的移轉(zhuǎn),,一直無(wú)法得到明確的證據(jù),。德國(guó)海德堡歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算生物學(xué)家和瘧疾研究人員組成的研究小組,最近在發(fā)表于Genome Biology的文章中表示,,一個(gè)專門在動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生alpha 2-巨球蛋白(α2-macroglobulin, α2M)的基因,,也在某些細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)。
α2M是一種蛋白分解蛋白酶的抑制物,,當(dāng)遭受外來(lái)細(xì)菌入侵,,α2M便會(huì)把細(xì)菌的蛋白酶抓起來(lái),讓細(xì)菌無(wú)法再更深入體內(nèi)擴(kuò)散,。這對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)是種十分便利的防御機(jī)制,,所以從大螃蟹到人,幾乎所有動(dòng)物都保留了這個(gè)基因,。不過(guò)一般認(rèn)為除了動(dòng)物,,其它生物界都沒(méi)有此基因。所以,,當(dāng)研究小組在超過(guò)三十種細(xì)菌的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因時(shí),著實(shí)嚇了一跳,。深入研究發(fā)現(xiàn),,這些細(xì)菌雖然具有共同的特征--絕大多數(shù)是在動(dòng)物體內(nèi)寄生并造成疾病,但在演化樹(shù)上的關(guān)系卻是平行的,。經(jīng)過(guò)胺基酸序列比對(duì)發(fā)現(xiàn),,后生動(dòng)物(metazoan)的α2M蛋白質(zhì)與細(xì)菌該蛋白質(zhì)是同源的(homologous);而擁有α2M的數(shù)十種細(xì)菌,,本身在系統(tǒng)發(fā)生學(xué)中呈現(xiàn)零散的分布,,并不符合垂直演化的模型。
因?yàn)樵谄渌锝缍既鄙?alpha;2M這個(gè)基因,,研究人員認(rèn)為對(duì)此現(xiàn)象最有可能的解釋是:早期的細(xì)菌祖先從原始動(dòng)物寄主如后生動(dòng)物身上「偷」到α2M基因而后,,再借著基因重組或交換,將此基因與其它細(xì)菌共享,。雖然研究人員尚無(wú)法排除其它的可能性,,譬如此基因可能只是在植物、真菌等生物界演化過(guò)程被弄丟罷了,。不過(guò)就機(jī)率來(lái)說(shuō),,在這「偷竊模式」中一次單純的基因轉(zhuǎn)換,總是比要在不同物種中不斷喪失同個(gè)基因容易得多,。
α2M到了細(xì)菌體內(nèi)后,,真正的作用為何?根據(jù)在大腸桿菌(Escherichia coli)的研究大略得知,,細(xì)菌型α2M可能具有阻礙寄主反微生物防御機(jī)制的功能,,可幫助細(xì)菌在寄主體內(nèi)擴(kuò)散,,修補(bǔ)被寄主破壞的細(xì)胞壁,但與毒性強(qiáng)弱沒(méi)有關(guān)系,。不過(guò)它真正的功能還需要更深入探討,。而因細(xì)菌型α2M是一種細(xì)菌膜間質(zhì)蛋白質(zhì)(periplasmic proteins),容易受抗體影響,,這項(xiàng)特性也將替未來(lái)疫苗研究提供新的方向,。
原文:
A. Budd et al. Bacterial α2-macroglobulins: colonization factors acquired by horizontal gene transfer from the metazoan genome? Genome Biology 5:R38 (May 2004) doi:10.1186/gb-2004-5-6-r38