地球最早肠球菌出现于4.5亿年前奥陶纪时期
图中所展示的是经过数字彩色化处理的粪肠球菌(Enterococcus faecalis)。
最近,科学家的一项最新研究揭示了肠球菌的悠久历史。这种格兰氏阳性需氧菌最早可追溯到4.5亿年前的奥陶纪时期,当时动物首次在陆地上爬行。肠球菌是导致医院病毒感染的主要源头之一,但关于它的起源和进化历程,科学家们一直在努力探寻。
研究报告的合著者、美国麻省理工学院布罗德研究所微生物基因组学团队的负责人阿什莉·厄尔(Ashlee Earl)博士表示,通过对现代肠球菌的基因组和行为特征进行分析,我们能够追溯发现它们的最早期祖先,并综合分析得出肠球菌远古祖先的外形结构。理解这些细菌的生存环境,将有助于我们更好地预测它们如何适应抗菌素、杀菌洗手液、消毒水和其它控制病毒传播的产品。
细菌最早出现在大约40亿年前的地球上,从那时起,地球上便充满了细菌,包括海洋环境。随着海洋动物在5.42亿年前的寒武纪大爆发中大量出现,一些细菌开始寄生在动物体内。这些细菌中,既有对动物提供保护和服务,类似于现今人体肠道系统中的益生菌群,也有生活在外界环境并导致疾病的细菌。大约1亿年之后,随着海洋动物逐渐进化并来到陆地,它们携带的细菌也开始在陆地上生存。
厄尔博士和她的同事发现了所有肠球菌物种,其中包括那些从未在医院里发现过、天生就能抵御干燥、饥饿、杀菌剂和一些抗生素的肠球菌。由于肠球菌通常生活在多数陆地生物的肠道系统里,它们很可能也在现已灭绝的陆地生物体内存活,例如恐龙和在陆地上类似千足虫的爬行生物。
对比分析这些肠球菌的基因组有助于揭开其祖先的神秘面纱。研究人员发现,每当出现新物种动物时,就会形成新的肠球菌物种。这种情况不仅发生在最早海洋动物爬行到陆地时出现的新物种中,也发生在物种大灭绝之后出现的新物种动物中,特别是地球历史上二叠纪末期的物种大灭绝事件。鱼类等海洋动物将肠道细菌排泄到海洋中,而陆地上的肠道细菌则以粪便的形式排出体外。尽管多数肠道细菌在干燥的环境中会逐渐死亡,但肠球菌却以其顽强的生命力能够在干燥和饥饿的环境中幸存下来,甚至在医院的消毒环境中也能存活。哈佛大学的两位教授指出,肠球菌能够在数亿年的进化过程中获得基因,变得能够抵御干燥和消毒水以及抗菌药物的攻击。
研究报告的第一作者、哈佛大学医学院的弗朗索瓦·勒布雷顿(Francois Lebreton)博士表示,当前的研究目标是设计和开发出新型抗菌药物和消毒水,尤其要能够消除肠球菌,以消除对住院患者的病毒传染威胁。这些研究不仅有助于我们深入了解这种顽强细菌的生存策略,也为开发新的抗菌产品和药物提供了重要的思路。
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