提到抗生素，大家首先想到的是微生物，微生物合成并分泌抗生素，用于抑制或殺滅其他競(jìng)爭(zhēng)微生物。你知道動(dòng)物也能產(chǎn)生抗生素嗎？近日，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所劉保忠研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)卡內(nèi)基研究所的科學(xué)家在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》（PNAS）發(fā)表研究論文，首次發(fā)現(xiàn)一種蛤能夠自己合成、儲(chǔ)存并分泌一種抗生素——紅霉素。
“秘密法寶”應(yīng)對(duì)嚴(yán)酷生境
【資料圖】
故事的主人公文蛤，是一種營(yíng)淺海灘涂埋棲生活的貝類(lèi)，它平時(shí)將自己埋在泥沙中，周?chē)涑庵罅康募?xì)菌等微生物，卻能夠茁壯成長(zhǎng)并自得其樂(lè)。這不免使人疑惑：它是如何坦然面對(duì)這種“嚴(yán)酷”的生存環(huán)境呢？除了兩片貝殼的保護(hù)，研究新發(fā)現(xiàn)了這種蛤通過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化獲得了一個(gè)“秘密法寶”，這個(gè)法寶就藏在他貝殼下的外套膜中。作為包裹蛤軟體部的一種組織結(jié)構(gòu)，外套膜上皮可以與環(huán)境親密接觸，直面周?chē)罅康奈⑸?，這就需要將外套膜武裝起來(lái)。研究者通過(guò)顯微水平的組織原位檢測(cè)，確定外套膜上皮具有一群特殊的“粘液細(xì)胞”，這些粘液細(xì)胞能夠合成并儲(chǔ)存紅霉素，儲(chǔ)存的紅霉素可以隨著粘液一同被分泌到體外，從而構(gòu)筑了一道保護(hù)蛤免受微生物侵?jǐn)_的免疫“盔甲”。
埋在泥沙中生活的蛤
蛤外套膜上皮中的紅霉素合成部位（綠色區(qū)域）
“趨同進(jìn)化”賦予新的功能
令人好奇的是，文蛤是如何獲得合成紅霉素的能力的呢？首先要從紅霉素說(shuō)起。家喻戶(hù)曉的紅霉素是一種大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素，最早從一種放線(xiàn)菌糖多孢紅霉菌的分泌物中發(fā)現(xiàn)。紅霉素能通過(guò)抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成發(fā)揮抗菌作用，因其廣譜高效性被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。海洋研究所科學(xué)家在對(duì)文蛤的研究中驚奇地發(fā)現(xiàn)了紅霉素合成基因，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)該基因表達(dá)在文蛤外套膜合成紅霉素的粘液細(xì)胞中。弄清該基因的來(lái)源對(duì)于解釋蛤是如何獲得合成紅霉素的能力至關(guān)重要。一種可能是該基因來(lái)源于蛤體內(nèi)的微生物，從而幫助蛤合成了紅霉素；另一種可能是該基因來(lái)源于文蛤本身，其在長(zhǎng)期進(jìn)化中產(chǎn)生了與放線(xiàn)菌相應(yīng)基因相似的功能，即“趨同進(jìn)化”。研究者通過(guò)對(duì)此基因進(jìn)行序列分析、進(jìn)化分析和遺傳分析等，證實(shí)該基因來(lái)源于蛤本身，其遺傳特征符合孟德?tīng)栠z傳定律，并且在其他貝類(lèi)中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的基因。同時(shí)，通過(guò)對(duì)文蛤體內(nèi)的所有微生物進(jìn)行檢測(cè)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)糖多孢紅霉菌。因此，研究結(jié)果支持“趨同進(jìn)化”賦予了蛤這種新的功能。
“合成分泌抗生素，這是文蛤獨(dú)特的生存策略？還是意味著其他埋棲動(dòng)物甚至更高等的動(dòng)物也具有制造抗生素的功能？更多的科學(xué)之謎有待于我們進(jìn)一步的研究?！闭撐牡谝蛔髡咴佬啦┦空f(shuō)?？梢钥隙ǖ氖牵@一發(fā)現(xiàn)揭示了貝類(lèi)適應(yīng)環(huán)境與抵御微生物侵染的新策略，更新了我們對(duì)埋棲貝類(lèi)的認(rèn)識(shí)。我們?cè)诟袊@大自然的奇妙的同時(shí)，也為抗生素開(kāi)發(fā)提供了新的選擇。
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院海洋研究所
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標(biāo)簽： 粘液細(xì)胞 趨同進(jìn)化 長(zhǎng)期進(jìn)化 中國(guó)科學(xué)院
