沙門桿菌的太空進化
沙門桿菌 (Salmonella typhimurium) 是平日生活中造成食物中毒的罪魁禍首。 利用去年 (2006) 九月的太空梭任務,Wilson等人(2007)把沙門桿菌(salmonella)包好送上太空做一系列實驗。
Wilson等人(2007)把相同菌株的沙門氏菌放在兩個容器,一個送上太空,另一個則留在地球,以類似太空的溫度情況保存。 太空梭返航後,Wilson等人(2007)便將不同劑量的沙門氏桿菌給老鼠服用。
25天後,服用留在地球的沙門氏菌的老鼠中,40%還活著;但服用太空細菌的老鼠只有10%存活。 與地球細菌比起來,三分之一的太空細菌便能殺死半數老鼠。 而且Wilson等人(2007)發現,去過太空的沙門氏桿菌有167個基因改變。
食用了上過太空的變種細菌的老鼠,其生病的可能性,比食用了沒上過太空之同種細菌的老鼠高兩倍。 其死亡速度亦快了許多。
Wilson等人(2007)认为:「不論人類到何處,都會帶著微生物,所以我們應了解這些微生物如何改變。」而且知道這些改變,可能有助發現抑制傳染病的新方法。
Wilson等人(2007)說,研究員不確定改變原因,但有可能是因流體剪切力 (fluid shear) 的緣故,「生長在微量地心吸力 (microgravity) 的環境,意味流經細胞的液體很少,細胞出現流體剪切力效應,是微量地心吸力間接造成的影響」。
相对于进化比较完善的地球,太空是一个逆境。经过太空旅行幸存下来的细菌面对免疫系统当然具有更强的生存能力,于是试验动物便成为牺牲品。
同样的理由可以解释Couzin 总结的癌症生存率。Couzin 发现,壮年患者的生存率低于幼年和老年。免疫系统和内稳态系统是癌症发生的天敌。壮年的免疫系统的功能(杜琳等 2004)和内稳态系统的素质都是最强的,在这种情况下还能够发生的肿瘤具有的生命力也最强,杀死或抑制所需要的治疗手段的独力也是最强的,这些治疗手段的副作用当然也是最强的,这可能就是导致壮年癌症患者5年生存率最低的主要原因。
参考文献
Couzin J. 2007. Oncology. In their prime, and dying of cancer. Science. 2007 Aug 31;317(5842):1160-2.
Wilson JW, Ott CM, Honer Zu Bentrup K, Ramamurthy R, Quick L, Porwollik S, Cheng P, McClelland M, Tsaprailis G, Radabaugh T, Hunt A, Fernandez D, Richter E, Shah M, Kilcoyne M, Joshi L, Nelman-Gonzalez M, Hing S, Parra M, Dumars P, Norwood K, Bober R, Devich J, Ruggles A, Goulart C, Rupert M, Stodieck L, Stafford P, Catella L, Schurr MJ, Buchanan K, Morici L, McCracken J, Allen P, Baker-Coleman C, Hammond T, Vogel J, Nelson R, Pierson DL, Stefanyshyn-Piper HM, Nickerson CA. 2007. Space flight alters bacterial gene expression and virulence and reveals a role for global regulator Hfq. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Sep 27; [Epub ahead of print] . A comprehensive analysis of both the molecular genetic and phenotypic responses of any organism to the space flight environment has never been accomplished because of significant technological and logistical hurdles. Moreover, the effects of space flight on microbial pathogenicity and associated infectious disease risks have not been studied. The bacterial pathogen Salmonella typhimurium was grown aboard Space Shuttle mission STS-115 and compared with identical ground control cultures. Global microarray and proteomic analyses revealed that 167 transcripts and 73 proteins changed expression with the conserved RNA-binding protein Hfq identified as a likely global regulator involved in the response to this environment. Hfq involvement was confirmed with a ground-based microgravity culture model. Space flight samples exhibited enhanced virulence in a murine infection model and extracellular matrix accumulation consistent with a biofilm. Strategies to target Hfq and related regulators could potentially decrease infectious disease risks during space flight missions and provide novel therapeutic options on Earth. (见附件)
杜琳; 邱季春; 王鸣; 周端华; 刘小宁; 高阳; 刘于飞; 狄飚; 何丽娟; 泰鹏哲; 刘维斯; 周秀珍; 潘冰莹; 邹晓忠; 徐慧芳; 莫荣森; 2004.广州市人群SARS血清IgG抗体检测结果分析. 中华流行病学杂志, 25(11): 925-928.
[ 本帖最后由 刘承宜 于 2007-10-8 04:54 PM 编辑 ]
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