【文献】【疾病】对shanhu疾病的了解，终于又多了一点点

王火火 · 发表于 2020-7-27 13:55:05

本帖最后由王火火于 2020-7-27 14:02 编辑

这个也是旧文，在我的知乎专栏里写了很久了，感兴趣的也可以关注我的知乎专栏

大众对于科学所能知道的事情经常过于高估。比如shanhu，这种看起来这么简单的低等动物，好像应该是不难了解的，但其实说我们对shanhu一无所知其实也不能算错。比如疾病这个重要的方面，我们知道的太少了，我们只知道某些症状跟某些病原可能有关系，但是具体是什么病原，怎么致病的，我们几乎没几个病是搞得清楚的，稍微有深入一点研究的可能也就只有著名的弧菌而已。

最近有一篇新的shanhu病原体的研究让我们在传统手段缺乏的情况下找出病原，思路应该说是可以借鉴的。文章题目是《Phylogenetic, genomic, and biogeographic characterization of a novel and ubiquitous marine invertebrate-associated Rickettsiales parasite, Candidatus Aquarickettsia rohweri, gen. nov., sp. nov》，发表在著名的微生物学顶级刊物The ISME Journal（if=9.5，一区，top期刊）上[1]。

事情的起因是酱婶的，这群科研狗们在之前对鹿角shanhu的研究中发现[2]，营养盐上升会导致shanhu的死亡率升高，当然这个是常规操作，大家都知道的，没什么新意。

然后他们在测这个shanhu的微生物组的时候发现，诶，有种立克次氏体的丰度在高营养盐环境下升高了很多。这个立克次氏体是什么东西，其实中学生物里应该是有讲过的，这是一类较小的细胞内专性寄生性原核微生物，一般是革兰氏阴性的（大家应该还记得什么是革兰氏阴性的吧）。

既然这玩意一般都是寄生性的，那么shanhu死亡率的升高就很有可能是它造成的。那么要如何确定呢。一般来说确定一种微生物是不是一种疾病的病原需要用到科赫法则（Koch postulates）。

我们百度一下，科赫法则（Koch's postulates）包括：

1 在每一病例中都出现相同的微生物，且在健康者体内不存在；

2 要从宿主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养（pure culture）；

3 用这种微生物的纯培养物接种健康而敏感的宿主，同样的疾病会重复发生；

4 从试验发病的宿主中能再度分离培养出这种微生物来。

如果进行了上述4个步骤，并得到确实的证明，就可以确认该生物即为该病害的病原物。

那么我们在第一步就卡住了，因为你很难把立克次氏体分离出来单独培养，事实上绝大部分的海洋微生物我们目前都没有条件在人工环境下纯培养。

虽然如今科赫法则有了一定的发展，不一定需要纯培养，但是需要的实验条件依然极其难以满足。那么没法用科赫法则怎么办呢，只有一个办法，测它。就是通过测这个微生物的基因组，从功能基因组学的角度来探讨它是不是病原。

所以他们把这个立克次氏体测了个全基因组，顺手命了个名叫Candidatus Aquarickettsia rohweri，对分类学有一定了解的同学们一定很奇怪，不是双名法么，这怎么三个词，后两个还不斜体，这是因为这是暂定名，Candidatus是暂定名的意思，而暂定名不需要斜体。

微生物的基因组基本都不大，只有1.28Mb，还算是比较好测的。然后就是重点了，这玩意的基因里面很多功能是缺失的。

上图中每一个通路只有到100%才说明这个通路是完整的，不然就是有部分的中间产物缺掉了不能完全靠自己实现最后的功能。

比如跟碳和氮相关的基因几乎全部都是不完整的。

只有红色的箭头是它本身有的，黑色的全部都是缺失的。

氨基酸的合成通路也缺了一大半，自己除了丝氨酸，甘氨酸，谷氨酸，天冬氨酸，赖氨酸和苏氨酸以外全都不能合成。

这一堆的通路缺失也不是光它是酱婶的，基本上立克次氏体都这个德性，毕竟都是寄生的嘛。

那自己不能合成怎么办，宿主有啊，从宿主那吸收过来就好了嘛，这就是寄生的活法。

当然这玩意住在shanhu的细胞里，但是shanhu是动物，动物也有很多氨基酸啊之类的东西是不会自己合成的，就像人一样，一大堆的必需氨基酸。最终几乎能合成所有氨基酸的只有靠谱的植物，在这就是shanhu的共生虫黄藻。

S就是虫黄藻，RLO和RICK都是指的这个立克次氏体

所以显微镜染色和荧光原位杂交（FISH）就显示这个立克次氏体特别喜欢呆在虫黄藻附近的的细胞里，很有可能就是为了吸一吸虫黄藻放出来的氨基酸，鸡贼的很。

而且这玩意这个通路缺失那个通路缺失，有一个玩意倒是100%完整，就是这个Type IV Secretion System

这个T4SS的作用主要就是穿刺进入宿主细胞的体内，这基本上就逃不掉寄生的锅了。

所以这玩意大概率就是平时在shanhu细胞里大吃大喝，条件好的时候shanhu还扛得住，还有能力把这玩意清除出去大部分，一旦年景不好了，shanhu免疫能力差了，这玩意就肆无忌惮增值起来，快速的把宿主的营养物质耗尽，导致shanhu死翘翘。

要是这东西不常见还好，到处都有就是麻烦事了。

一般在做微生物组的研究的时候，科研狗们会把自己测的数据上传到公开的库里面，比如NCBI之类的，所以你就可以去别人的数据里面翻一翻，看能不能捯饬出来什么。所以可以拿这个立克次氏体的基因去已有的数据里比对，这不比不知道，一比吓一跳。

这玩意在全世界的shanhu里很多都能找到，而且还不是鹿角shanhu独享，什么shanhu里都有

甚至都不是shanhu里独有，在海绵里面也都能找到。

唔，且行且珍惜，你真的不知道你的shanhu是什么原因死的。

参考文献：

[1] Klinges, J.G., Rosales, S.M., McMinds, R.et al.Phylogenetic, genomic, and biogeographic characterization of a novel and ubiquitous marine invertebrate-associated Rickettsiales parasite,CandidatusAquarickettsia rohweri, gen. nov., sp. nov.ISME J13,2938–2953 (2019) doi:10.1038/s41396-019-0482-0

[2] Shaver, Elizabeth C, Shantz, Andrew A, McMinds, Ryan,等. Effects of predation and nutrient enrichment on the success and microbiome of a foundational coral[J]. Ecology, 98(3):830-839.