研究：细菌间毒素可能有助于细菌遗传多样性

　　根据今天发表在《科学》杂志上的一项研究，细菌产生的一种毒素作为一种防御机制，会导致目标细菌发生突变，从而帮助它们生存。

　　这一发现表明，细菌细胞之间的竞争可能对细菌种群的进化产生深远的影响。

　　当细菌细胞接触时，它们通常会产生毒素作为防御机制。虽然已知产生这些毒素的细菌具有竞争优势，但毒素究竟如何影响受体细胞尚不清楚。

　　研究小组首先研究了一种叫做DddA(双链脱氨酶a)的毒素，这种毒素存在于一种叫做伯克霍尔德菌的细菌中。DddA从DNA中去除被称为胺的化学基团，导致遗传密码发生特定变化。

　　为了了解DddA是如何杀死细菌细胞的，研究小组研究了大剂量的这种毒素是如何影响大肠杆菌(E. coli)的染色体的。他们发现，DddA会导致染色体的快速解体和DNA复制的中断。

　　此外，当他们在DNA分解之前对其进行测序时，他们发现了与DddA可以产生的化学变化类型一致的广泛突变。

　　尽管有这种能力造成这样的损害，但研究小组惊讶地发现，当DddA由产生细菌以自然水平输送时，它未能杀死大肠杆菌细胞。这促使他们测试DddA是否对其他细菌具有天然毒性。

　　他们确定了几种由嗜绿伯克霍尔德菌传递的对DddA敏感的物种，并着手确定其机制。正如他们所料，他们发现，当给大肠杆菌注射大剂量的DddA时，发生了相同的突变积累和染色体损伤。

　　然而，考虑到DddA在通过自然途径传递时不能杀死大肠杆菌，研究小组热衷于测试亚致死暴露于DddA是否会引起有益的突变。

　　他们发现，与产生DddA的新绿脓杆菌细胞竞争生长一小时的大肠杆菌与未暴露于DddA的大肠杆菌相比，抗生素耐药细胞增加了10倍。

　　当他们对耐药大肠杆菌细胞的DNA进行测序时，他们发现耐药是由DddA产生的标志性突变引起的。

　　接下来，他们观察了其他细菌细胞，这些细胞在暴露于由结核杆菌传递的DddA时对死亡有抵抗力或敏感。

　　在其他耐药生物中，人类病原体肺炎克雷伯菌和肠出血性大肠杆菌在与DddA接触时具有更高数量的抗生素耐药细胞，并且具有DddA损伤的标志性突变特征。

　　相比之下，在对DddA杀伤敏感的细胞中，突变水平没有增加，只有15%的抗生素耐药克隆具有与DddA引起的突变模式相似的突变模式。

　　这表明突变可能是DddA中毒后存活的敏感物种的罕见结果，但需要进一步的研究来支持这种关联。

　　该团队继续表征了其他类别的ddda样毒素，并从植物病原体丁香假单胞菌中发现了一种相关毒素。尽管这种毒素仍然对DNA产生相同的化学变化模式，但它被发现对单链DNA起作用，因此研究人员将其称为单链DNA脱氨酶(SsdA)。

　　对SsdA1的结构分析证实了它与DddA在同一毒素家族中的关系，尽管它们含有显著的差异，这引发了对其进化起源的质疑。

　　华盛顿大学微生物学教授、霍华德·休斯医学研究所研究员、资深作者约瑟夫·穆格斯总结说:“这项研究表明，细菌间毒素可能是自然微生物群落中细菌遗传多样性的相关贡献者，在罕见但关键的情况下，使毒素存活的细胞在这些突变提供益处的情况下获得优势。”

　　“这也可能与临床相关，因为含有这些毒素的细菌存在，对某些抗生素的耐药性需要一连串的突变。”