迄今最小！科学家发现RNA新实体
发布时间: 2024-02-01 17:14:04
人类微生物群刚刚收获一个新的实体——科学家发现了比病毒还小的微小RNA片段，它们在人类肠道和口腔细菌内定殖。
不过，这些遗传物质片段太小，不足以被视为标准的生命形式。它们是传递细胞可以读取的信息的最小已知元素之一，其编码的序列对科学来说是全新的。1月21日，这项工作发布于bioRxiv预印本服务器，尚未经过同行评审。
在人类口腔血链球菌中生活的一种RNA实体。图片来源：英国卫生安全局
“这非常奇特。”未参加这项研究的美国北卡罗来纳大学教堂山分校生物学家Mark Peifer说，“世界充满了新事物，这项研究重新唤起了科学发现带来的快乐感觉。”
论文作者之一、美国斯坦福大学生物化学家Ivan Zheludev和同事将这些新发现的元素称为“方尖碑”。分析表明，它们的基因组似乎是由RNA环组成的，这些环被折叠成杆状结构。
20世纪早期，植物病理学家发现了类病毒，基本上是一种没有病毒典型蛋白质外壳的RNA环。看起来，类病毒基因组根本不编码任何蛋白质。它们与植物的基因组相互作用，有时是以毁灭性的方式。例如，它们会导致土豆、菊花等作物和花卉发育迟缓与变形。
人们一直认为类病毒仅限于植物，但在过去5年里，一系列研究报道了在多种动物和真菌中发现的类病毒元素。去年的一项研究首次提供了它们可能存在于细菌中的线索。
Zheludev和同事开发了一种复杂的软件，利用类病毒特有的环状RNA在人类粪便的RNA数据库中寻找类似元素，终于发现了“方尖碑”。尽管“方尖碑”与许多类病毒具有相同的形状，但基因序列却截然不同，这意味着它们是一个独立但相关的群体。
后续搜索发现，各大洲人类粪便样本中都有大量“方尖碑”。作者从472名个体近10%的肠道和口腔微生物群样本中发现了这些元素的证据，其中大部分来自北美。研究发现，来自身体不同部位的微生物中的“方尖碑”有不同的序列。
由于“方尖碑”所含基因不同于迄今为止在其他生物中发现的任何基因，研究者得出结论，它们包含了一类不同的RNA，这些RNA已经在人类和全球微生物群中定殖，并且未被注意到。
瑞典农业科学大学分子生物学家Joan Marquez Molins没有参与这项工作。她表示，这项研究是“一个里程碑”，因为它提供了最好的证据证明这些元素在细菌世界中广泛存在，而不仅仅是在更复杂的生物体中。“它在人群中并不是零星的或孤立的，确实影响了相当数量的样本。”
美国俄亥俄州立大学生物学家Matthew Sullivan说，“方尖碑”是否会影响人类健康尚不清楚，但它们可能会改变宿主细菌的遗传活性，进而影响人类基因。
一个例子是，在常见的口腔细菌——血链球菌中，研究人员发现了一个“方尖碑”家族。由于血链球菌很容易生长，科学家或许可以利用它们解决“方尖碑”如何复制、如何影响细菌以及它们的蛋白质有什么作用等问题。
这样的实验可以揭示生命起源的真相。尽管科学家是第一次看到“方尖碑”，但因为体积小、结构简单且具有自我复制的能力，它们可能是地球上所有生命的前身。
相关论文信息：https://doi.org/10.1101/2024.01.20.576352
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