大肠埃希菌和志贺菌是同一个种,你能理解吗
白癜风健康园地 http://www.qfl168.com/ 众所周知,分子生物学技术不仅改变了微生物学的分类概念,还颠覆了许多传统的分类观念。例如,“卡氏肺孢子菌(pneumocystiscarinii)”曾经被误认为是一种寄生虫,但通过基因测序,现已经重新分类为真菌。再例如,“蓝藻或蓝绿藻(blue-greenalgae)”曾认为是一种植物,现今被更名为蓝细菌(Cyanobacteria),因为其实际是一种革兰阴性、无鞭毛、含叶绿素a(但不形成叶绿体)、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。对于我们临床中最常见的大肠埃希菌和志贺菌,同样是如此。其实,从遗传的角度说,4种志贺菌和大肠埃希菌属于同一个种[1-4]。 按照现代物种的遗传学定义,判定种的关键依据就是DNA-DNA杂交实验,并且,两个菌株之间DNA-DNA杂交实验70%,即认为是同一个种[5-6]。DNA-DNA杂交实验是提出的第一个基于细菌DNA的客观描述细菌种的方法。但由于探针标记的原因,DNA-DNA杂交实验时需要将提取的全基因切断成约bp以内的小片段,所以得到的DNA-DNA杂交关联度其实并不精确,且结果的稳定性不好。因此,当细菌和全基因组测序成为可能时,分类学家便尝试从细菌全基因组的角度来重新进行细菌种的定义。按全基因组分析的不同参数设计和分要方法,95%的平均核苷酸一致率(ANI)和69%保守DNA(conservedDNA)的菌株被认为是同一个种[3,7-8]。而4种志贺菌与大肠埃希菌之间,无论从上面任何一方面而言,都是满足同一个种的条件的(见下图,注,该图来源于参考文献3)。因此,4种志贺菌可被定义为是大肠埃希菌不产气的生物型。志贺菌之所以没有更名,很大程度上是由于医学需要,因为志贺菌属名的应用与其引起的疾病——志贺菌病是对应的。 看看细菌全基因组构部份编码基因构建设系统树吧(见下图,注,源自参考文献4),大肠埃希菌O:H7与竟然痢疾志贺菌的亲缘关系最接近,是不是难以置信呢? 最为关键的是,由于大肠埃希菌和志贺菌是一个种,他们在适宜的条件下可以进行大量的基因水平转移(lateralgenetransfer,LGT)。就好比狼和狗,他们在遗传上也属于同一个种的不同亚种,因此,狼和狗可以杂交并成功繁殖后代;但杂交后的品系,怎么定义,却是一个难题。大肠埃希菌和志贺菌也面临同样的问题,尽管典型的大肠埃希菌和志贺菌很容易通过生化反应和血清分型进行区分,但对于已经进行了大量的基因水平转移大量基因水平转移后的大肠埃希菌和志贺菌的不典型菌株,到底该是叫大肠埃希菌还是该叫志贺菌,其实是一个科学难题。 了解这些知识,对于我们临床检验工作者而言,是非常重要的。首先,由于大肠埃希菌和志贺菌在基因角度上是同一个种,其16SrRNA基因全长仅1-2个碱基的差别,甚至全部一致,所以,16SrRNA基因测序只能鉴定到大肠埃希菌-志贺菌群,进一步的鉴定必须依赖生化反应和血清学分型!当前流行的蛋白质谱技术也是如此,尽管该技术具有分型能力,相对于16SrRNA基因测序更灵敏,但对于某些大肠埃希菌和志贺菌菌株而言,其仍然会有错误鉴定的情况存在。其次,对于广大的临床工作者和科研工作者而言,感染的对象是大肠埃希菌,还是志贺菌,也许真的不是那么重要,鉴于大肠埃希菌和志贺菌菌株存在大量的基因组上的水平转移,且大肠埃希菌一样可以引起类似于志贺菌病样的腹泻,或许,毒力、毒力因子才是我们需要考虑的关键因素! 最后,需要说明的是,凡事都有例外,鲍氏志贺菌13型就是最近查文献后发现的例外,因为,这个13型居然与阿勃特埃希菌(Escherichiaalbertii)的亲缘关系最近[9]。当然,鲍氏志贺菌13型的分类法极为不妥当,可以断言,其肯定要改名,要重新分类,这是后话。但大肠埃希菌和志贺菌在遗传学上属于同一个种,却已经是板上钉钉的事实! 参考文献 [1]RollandK,LambertzechovskyN,PicardB,etal.ShigellaandenteroinvasiveEscherichiacolistrainsarederivedfromdistinctancestralstrainsofE.coli.[J].Microbiology,,(Pt9)(9):-72. [2]PupoGM,LanRT,ReevesPR:MultipleindependentoriginsofShigellaclonesofEscherichiacoliandconvergentevolutionofmanyoftheircharacteristics.ProcNatlAcadSciUSA,97(19):-. [3]GorisJ,KonstantinidisKT,KlappenbachJA,etal.DNA-DNAhybridizationvaluesandtheirrelationshiptowhole-genomesequencesimilarities[J].InternationalJournalofSystematicEvolutionaryMicrobiology,,57(1):81-91. [4]SkippingtonE,RaganMA.Within-specieslateralgenetictransferandtheevolutionoftranscriptionalregulationinEscherichiacoliandShigella.[J].BmcGenomics,,12(1):1-16. [5]WayneLG.ReportoftheAdHocCommitteeonReconciliationofApproachestoBacterialSystematics[J].InternationalJournalofSystematicEvolutionaryMicrobiology,,(3):-. [6]ErkoS,WilhelmF,GarrityGM,etal.Reportoftheadhoc |
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