我們能否培養和人體「互惠互利」的細菌對抗感染？

整理 | 周亦川

來源 | 搜狐健康

抗生素對人類和動物健康的益處是無可爭議的。然而，隨著微生物對抗菌劑和其他藥物的抗藥性越來越強，科學家們對解決日益嚴重的超級細菌危機的新方法越來越感興趣，包括使用防禦性微生物和糞便移植。在一項發表在《進化快報》上的研究中，牛津大學的科學家們開發了一種方法，快速地在宿主和細菌之間建立了積極的相互依賴關係，稱為「互惠互利」。這些在實驗室培養出來的細菌關係表明微生物如何與宿主協同工作以防止感染。

防禦性宿主-微生物關係在自然界中普遍存在於植物和動物之間，包括人類。互利來自於受益於細菌保護的宿主，然後細菌受益於宿主健康的生活環境，從而允許其隨著時間的推移進一步積累。

在這項研究中，牛津動物學的科學家與巴斯大學合作，測試這些防禦性宿主-微生物「互惠互利」能否從零開始進化，以抵禦有害和傳染性寄生蟲的攻擊。該小組跟蹤了蠕蟲宿主和腸道細菌(糞腸球菌)的進化情況，這兩種細菌具有抵禦更高致病性細菌感染的潛力。經過短短几個星期的進化，蠕蟲和腸道細菌都發生了變化，導致這兩個物種協同工作，最終結成互惠聯盟，保護它們免受寄生蟲的攻擊。只有當宿主和腸道細菌在寄生蟲存在的情況下共同進化時，這種效果才可見。

文章作者、動物學博士後研究員夏洛特·拉法盧克-莫爾博士解釋說:「我們的研究表明，腸道微生物的保護作用，在微生物和宿主共同進化時得到加強和回報。細菌進化成更具保護性，而宿主進化成允許更多糞腸球菌定居。進化以允許保護性細菌定居和幫助可能是一種共同的防禦傳染病的手段。」

莫爾博士在談到這項研究與其他細菌共生研究的區別時說:「宿主和細菌形成相互依賴關係本身並不是一個新概念。然而，我們的研究是第一次從零開始發展這種關係。有些『互惠互利』需要多年的進化歷史才能獲得任何防禦利益，但在我們的案例中，這種關係是在實驗室幾周內發展和形成的——在此之前，宿主蠕蟲和細菌是完全外來的實體。」

為了了解防禦互惠關係最有可能在自然界中演化的時間，研究小組與巴斯大學的本阿什比博士合作，研究宿主和細菌共同進化的數學模型。這些模型預測，如果保護程度太低，那麼庇護細菌的宿主沒有什麼好處，但是如果保護程度太高，其他微生物可能會被消滅，從而消除了保護的需要。因此，當微生物提供適度的保護時，「互惠」最有可能進化。

了解宿主和「好細菌」之間防禦關係的起源和維持是進化生物學家迫切需要解決的問題。研究小組發現，這種關係的發展速度對它的整體成功，以及對它作為人類健康治療的潛在用途都有重要作用。正如摩爾博士所解釋的那樣:「抗生素不能治療疾病的問題越來越嚴重，我們的研究表明，使用和工程上的『互惠互利』有可能通過預防寄生蟲引起的疾病感染而造福於人們。」

研究還表明，宿主與微生物遺傳背景的相互作用可能在建立這些宿主-細菌防禦關係中起作用，從而例如細菌治療和糞便移植的成功。

牛津大學寄生蟲生物學副教授凱拉金博士補充說:「整個人和動物的體內外都覆蓋著微生物。這些細菌中的許多可以幫助我們(它們的宿主)抵禦有害寄生蟲的攻擊。本質上，一種輕微的寄生關係發展成為互利的。」

資料來源

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-05/uoo-cww052518.php

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