痘痘細菌:一邊折磨人,一邊戀上葡萄藤?

2021-01-10 果殼網

當我們的毛孔被堵塞時，一種被稱為痤瘡丙酸桿菌（Propionibacterium acnes）的生物會以周圍環境中的飽和脂肪酸作為「糧食」，在毛孔中大量繁殖生長。它們的代謝產物會引起皮膚的應激反應，產生紅腫——也就是青春痘。而最近的一項研究揭露了一個驚人的事實：這個在我們的臉上安家並帶來無數困擾的「好」朋友，似乎在葡萄藤中給自己找了另一個棲息地。

由義大利科學家主導的這項研究在葡萄藤中發現了一株新的痤瘡丙酸桿菌，而它在整株植物中似乎僅能特異性的寄生在葡萄藤細胞中。這一新的菌株被命名為「Zappae」，文章被發表在新一期的《分子生物學與進化》雜誌上。

對於細菌和病毒來說，宿主往往是相對單一的。目前僅有少數的微生物被證明具有跨物種寄生能力，前提是這些物種親緣關係並不遙遠。而即使是這些寄生能力強悍的微生物，在不同宿主中的生長狀況也不一致。 像痤瘡丙酸桿菌一樣同時具有寄生在植物和哺乳動物體內能力的菌株是極其罕見的。


除了能在人體上胡吃海喝，痤瘡丙酸桿菌也可能在葡萄藤中過得很好。圖片來源：testtube.com

這項發現來源於一個巧合。研究小組本來正對葡萄的基因序列進行研究，卻意外的在序列中發現了這個「不速之客」。據這項研究的第一作者，生態學家奧瑪·羅塔-斯塔貝利（Omar Rota-Stabelli）介紹：「我們起初並未意識到Zappae是一種新型痤瘡丙酸桿菌，而僅僅把它當做偶然。這可能來自實驗室中被汙染的樣品。」然而，隨後的研究證實這一細菌的序列不僅確切地證實葡萄藤確實是它的棲息地，而且證明這是痤瘡丙酸桿菌的一個新種——儘管，它和那個引起青春痘的元兇存在很緊密的關係。

根據對不同葡萄藤中含有痤瘡丙酸桿菌基因組情況的分析結果，研究人員估計Zappae「侵入」葡萄糖的時間大約是7000年前。他們指出，這也同時是人們開始耕作葡萄的時間。由於在進行葡萄種植時經常需要進行修剪，Zappae得以從農民的手接觸並進入葡萄藤中。另一位作者，安德烈·坎普薩諾（Andrea Campisano）說，「這樣看來，（這種菌）隨著它的宿主傳播到世界各地並不令人奇怪。」

除了基因上的細微差異，研究人員發現Zappae似乎含有一個「未激活」的DNA修復系統。這樣的修復系統經常出現在共生細菌上，因為它們習慣了「借用」宿主的DNA修復系統來處理類似的問題。

此前提到，Zappae的「親戚」——在阻塞毛孔裡增殖的痤瘡丙酸桿菌，是以脂肪酸為主要營養的。這一點或許能夠解釋Zappae寄生在葡萄藤中的原因。羅塔-斯塔貝利表示：「葡萄富含脂肪酸，對於以脂肪酸為營養的Zappae來說是非常完美的生活環境。」

「使這項研究具有重大意義的事實是兩個宿主相差太過巨大，」劍橋大學進化生物學家弗蘭克·基金斯（Frank Jiggins）評論說，「病原菌通常具有多套『工具』使得它們可以寄生在不同的宿主中。」然而這些「工具」在新的宿主中經常沒有作用。因此可以想像，為什麼同種菌能夠寄生在相差巨大的宿主中是多麼罕見的現象。

研究人員推測這種共生菌可能在葡萄的馴化過程中具有積極的意義。坎普薩諾表示，「我們正在進行實驗研究丙酸——痤瘡丙酸桿菌的代謝產物，也是它們得名的原因——對於植物的影響。」這也許會影響我們釀出的葡萄酒——至少，也能為粉刺的治療提供些許參考。

編譯自：Karl Gruber. How grapevines got acne bacteria. Nature圖片來源：worldpress

 

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