本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
为了生存,生物体会产生被称为“初级代谢物”的小分子,这些分子帮助其生长、发育和繁殖。例如用于制造DNA的核酸、用于制造蛋白质的氨基酸和简单的糖。一旦生物体建立起来,它通常会开始产生“次级代谢物”。次级代谢物对生存不是至关重要的,但具有重要的生态功能,例如抵抗入侵者或增加有性繁殖的可能性。
丝状真菌可以产生多种具有抗真菌、抗菌甚至杀虫特性的次级代谢物。这些次级代谢物的种类和组成在物种之间甚至物种内部都存在差异,导致了种类繁多的物质。
有趣的是,许多用于次级代谢物的基因是通过水平基因转移获得的——水平基因转移是指一个生物体与另一个生物体共享DNA的过程(而不是父母将DNA传递给后代的更传统的垂直基因转移)。水平基因转移在细菌中非常常见,但在具有细胞核的生物体(如植物、动物和真菌)中被认为较少见。
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许多抗菌剂的基因通常不是在真菌中进化而来,而是从其他细菌转移过来的。对合成β-内酰胺抗生素的基因进行遗传分析表明,细菌和真菌版本之间具有很强的相似性,表明它们有一个共同的祖先。这令人印象深刻,因为在真菌中,与细菌相比,这些基因必须适应全新的表达和调控系统。
从医学的角度来看,这些来自真菌的新抗生素是无价的,许多已经被分离出来并用于治疗感染。它们不仅可以以自然状态使用,真菌来源的抗生素也可以作为进一步化学修饰的起点,从而创造出新型抗生素以对抗日益增长的细菌耐药性。一个例子是头孢菌素C——它在真菌中只有轻微的抗生素活性。经过合成修饰,它被改造为抗生素头孢吡肟,目前正在临床试验中评估其对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的疗效。
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参考文献1:Kück U, Bloemendal S, Teichert I (2014) 让真菌工作:收获药物、毒素和抗生素的宝库。PLoS Pathog 10(3): e1003950. doi:10.1371/journal.ppat.1003950