科学家们首次在我们肠道中的细菌中发现了游离的 RNA 片段。研究人员将这些片段称为“方尖碑”,它们可能代表着一种全新的传染性病原体。
康奈尔大学的微生物学家凯瑟琳·赫弗隆说:“这真是太令人兴奋了”,她没有参与这项研究。这项研究可在预印本服务器 bioRxiv 上查阅,尚未在同行评审的科学期刊上发表。
为了检测方尖碑,斯坦福大学的首席作者伊万·热鲁杰夫和他的同事们筛选了一个 RNA 数据库中的数据,该数据库包含从人类粪便中分离出的数千个序列。RNA 类似于 DNA,但通常是单链的“字母”或碱基对,而不是双链,它通常传递来自 DNA 的信息,指示身体制造蛋白质。研究人员鉴定出数千个不编码蛋白质的单链 RNA 的独特环状结构。他们甚至在常见的口腔细菌链球菌内发现了一组方尖碑。此外,他们分析了来自先前五项研究的 472 人的口腔和肠道微生物组信息,并在近 10% 的参与者中检测到了方尖碑。
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方尖碑与类病毒有一些相似之处——类病毒是微小的、环状的单链 RNA 片段。与病毒一样,类病毒需要宿主才能复制,它们可以感染真核生物(具有带细胞核细胞的生物体)并引起疾病。具体而言,它们已在开花植物以及少数真菌和动物中得到广泛记录。但与病毒不同,它们缺乏外部蛋白质外壳。这使得它们成为地球上最简单的自我复制遗传物质集合。
方尖碑的不同之处在于它们的形状和结构。方尖碑卷成棒状而不是保持扁平的圆形,并且它们的 RNA 序列 与任何已知的类病毒序列都不匹配。它们也是首批在细菌细胞而不是在更复杂的生物体中检测到的类病毒样元件。
德国莱比锡大学的生物化学家扎莎·温伯格在谈到方尖碑时说:“看看如何对这些东西进行分类将很有趣。” 由于类病毒及其同类不进食、不再生或不交配,因此它们模糊了生物和非生物之间的界限。
研究马铃薯等经济作物中致病类病毒的赫弗隆说,考虑到类病毒在植物界的普遍存在,在细菌中发现类似的东西是完全有道理的。即便如此,最终发现它们仍然令人兴奋,赫弗隆补充道。
赫弗隆希望未来的研究能够在更多地方发现类病毒样元件。如果这些简单的 RNA 片段存在于像马铃薯和链球菌这样截然不同的生物体中,那么没有理由它们不能渗透到其他生物体中。“这很可能发生在哺乳动物细胞中,”她说。但科学家们需要进一步研究方尖碑,以确定它们是否能够感染这些生物体或在其中引起疾病。
更详细地研究方尖碑甚至可以帮助科学家追溯地球上生命的起源。一些研究人员认为,类病毒及其近亲代表着最古老、最原始的生命形式——或者至少是其某种前身。如果它们能够感染进化树上的生物体,它们可能在塑造我们今天所知的无数物种中发挥了作用。“我们有很多不知道的事情,”赫弗隆说。“感觉我们好像发现了另一个世界的化石。”