細(xì)胞外囊泡對(duì)海洋水平基因轉(zhuǎn)移的貢獻(xiàn)比之前想象的要大得多。
海洋中充滿了參與遺傳物質(zhì)動(dòng)態(tài)交換的微生物。這一過程被稱為水平基因轉(zhuǎn)移(HGT)，在眾多物種的進(jìn)化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，也是細(xì)菌耐藥性傳播的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)上，人們認(rèn)為這種基因交換主要通過直接細(xì)胞接觸、自由漂浮的DNA或病毒發(fā)生。
由不來梅馬克斯普朗克海洋微生物研究所的 Susanne Erdmann 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究現(xiàn)在表明，所謂的細(xì)胞外囊泡對(duì)于海洋中遺傳信息的傳遞也非常重要，從而對(duì)于海洋中最小居民的生命也非常重要。
病毒、GTA、EV：微小而數(shù)量眾多
大多數(shù)病毒都很小。每滴海水中都含有多達(dá)1000萬個(gè)。它們不僅可以打包自己的遺傳物質(zhì)(基因組)，還可以打包宿主 DNA 的一部分(即它們所感染的生物體的 DNA)，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到其他細(xì)胞中。
研究病毒具有挑戰(zhàn)性。海水樣本必須通過孔徑僅為 0.2 微米(大約比人類頭發(fā)厚度小 300 倍)的過濾器進(jìn)行過濾，才能將病毒與細(xì)胞分離。除了病毒之外，這些過濾后的樣本還含有所謂的基因轉(zhuǎn)移劑(GTA)和細(xì)胞外囊泡(EV)。
Erdmann 和她的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已證明，與之前的假設(shè)不同，過濾后的海水樣本中存在大量未被病毒攜帶的宿主 DNA。證明這一點(diǎn)極其復(fù)雜。“測序后，即讀出宿主 DNA，我們無法再識(shí)別它是如何進(jìn)入我們的樣本的，”不萊梅馬克斯·普朗克研究所馬克斯·普朗克古細(xì)菌病毒學(xué)研究小組負(fù)責(zé)人 Erdmann 解釋道。
“沒有將序列分配給特定傳輸機(jī)制的功能。”
為了解決這個(gè)問題，研究人員使用了一個(gè)技巧。第一步，他們將每個(gè) DNA 序列分配給它最初起源的宿主。然后，他們盡可能確定每個(gè)宿主的主要運(yùn)輸機(jī)制——即通過病毒、GTA 或 EV。這使他們能夠?yàn)樘囟ǖ?DNA 序列分配潛在的運(yùn)輸機(jī)制。
“結(jié)果令人驚訝：顯然，很大一部分 DNA 不是通過經(jīng)典途徑運(yùn)輸?shù)?，而是通過細(xì)胞外囊泡運(yùn)輸?shù)模?rdquo;Erdmann 說。
不僅僅是海洋和其他地方的廢物
“細(xì)胞外囊泡長期以來被視為細(xì)胞廢物。直到最近十五年，科學(xué)家們才能夠展示它們對(duì)細(xì)胞的各種功能。我們的研究清楚地強(qiáng)調(diào)了 EV 在細(xì)胞間遺傳物質(zhì)交換中所發(fā)揮的基本作用。” 埃德曼小組的學(xué)生和該研究的第一作者，該研究現(xiàn)已發(fā)表在《ISME Communications》雜志上。
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