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为什么我们的身体需要细菌?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-08-25 10:21:11

因为没有细菌,我们会死。所谓的肠杆菌的主要功能之一是帮助我们消化,因此我们有口腔、胃和肠道的细菌菌群。总的来说,它们构成了我们的生物群落。除了代谢功能,还有一些细菌有助于基本的生理和免疫功能。

像所有多细胞生物一样,人类已经进化出与微生物的相互关系。有细菌的动物(如有真菌和地衣的树木)生活在一种共生关系中,双方都有互利。生物之间的共生关系在大小上有很大的不同,较大的伙伴通常被称为宿主,较小的被称为共生体,我们体内和体外都有数万亿的共生体。

我们体内几乎所有的细菌都是单细胞生物,但现在有一篇科学论文报告说,我们的口腔菌群中也有多细胞生物。萨米·尼翁盖萨等人在我们的口腔表面发现了两种奈瑟莱斯科的多细胞细菌,长达7微米。它们似乎是从单一细菌进化而来的。

为什么我们的身体需要细菌

这些细菌已经发展出一种早期形式的多细胞生物,可能是为了适应由于饮食变化而导致的口腔环境的变化。多细胞生物的优势在于,它使细胞之间的合作,就像分工一样,可以帮助细菌在营养压力下生存。论文中的这棵树(红色阴影)显示了两种已经变成多细胞的细菌。

为什么我们的身体需要细菌

这些细菌分裂后变得像毛毛虫一样,由一堆堆细长的细胞组成,这些细胞与它们的纵侧连接在一起,纵向分裂。这很有趣,因为一般的杆状细菌通常通过变长来繁殖,然后分裂。在这里,它们保持侧向连接。

为什么我们的身体需要细菌

到目前为止,毛虫状的奈氏菌是人类体内唯一的纵向分裂的多细胞细菌,因此,探索它们的进化和生活方式可以为了解多细胞生物的形成条件提供有价值的见解。正如作者所指出的那样:口腔奈氏菌科不止一次地从杆状祖先进化成球虫或MuLDi细胞的能力,以及它们的培养和基因操作的适应性,使它们成为理解细菌细胞分裂和动物-细菌共生进化的理想模型。

杆状细菌通常通过横向裂变来伸长和分裂。然而,几种细菌可以形成纵向分裂的杆状细胞。本文研究了包括革兰氏阴性球虫和杆状种在内的奈氏科的细胞形态和分裂模式的进化。特别是在哺乳动物口腔中发现的阿利氏菌属、Simonsiella属和Conchiformibius属的细菌是多细胞的,纵向分裂。我们使用比较基因组学和超微结构显微镜推断,在奈氏雪莲科纵向分裂从一个杆状祖先进化而来。在纵向分裂的多细胞物种中,多细胞丝内的相邻细胞通过其侧肽聚糖附着。在这些细菌中,肽聚糖的插入不是同心的,即从细胞外周到细胞中心,而是作为一个内侧薄片切割每个细胞。最后,我们鉴定了与多细胞和纵向分裂相关的基因和等位基因,包括酰胺酶编码基因amiC2的获得,以及包括MreB和FtsA在内的蛋白质的氨基酸变化。在横断分裂的杆状细胞中引入amiC2和mreB的等位基因替代导致细胞更短,间隔更长。我们的工作揭示了细菌多细胞和纵向分裂的进化过程,并表明奈氏菌科的成员可能是研究这些过程的良好模型,因为他们的形态可塑性和遗传易驯服性。
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