進化是最優秀化學家,發現能產生抗黑色素瘤化合物的海鞘細菌物種

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 06 日 17:17 | 分類 環境科學 Telegram share ! follow us in feedly


黑色素瘤是皮膚癌中最危險的一種,惡性程度高,也是皮膚癌主要死因之一。最近,科學家從生活在南極海域一種海鞘物種身上,識別出能產生抗黑色素瘤化合物的細菌物種,有機會朝著開發天然抗黑色素瘤治療邁出一大步。

目前全世界已發現逾 2,800 種海鞘(sea squirt),牠們生活於海水中,剛出生時可以自由游動,有脊索也有神經索,但遇到附著物(岩石)後便會「落地生根」固定住並開始發育長大,最後脊索和神經索完全消失,只保留其中的一個神經節,所以成年的海鞘常被誤以為植物。

有些海鞘物種還因外型像鳳梨,而被稱為住在深海的大鳳梨海中鳳梨、海鳳梨、海菠蘿。

2008 年時,來自沙漠研究中心(Desert Research Institute,DRI)和南佛羅里達大學(USF)的科學家們便懷疑,生活在南極洲安弗斯島水域的海鞘物種 Synoicum adareanum(縮寫 S. adareanum)身上有某種細菌,會產生稱為 palmerolide A 的抗黑色素瘤化合物。

▲ Synoicum adareanum 海鞘。(Source:南佛羅里達大學/沙漠研究所

2020 年時,洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)加入團隊,科學家親自潛入海底拔了一些 S. adareanum 海鞘樣本,並從 63 個不同樣本中,確定 S. adareanum 身上由 21 種常見細菌物種組成的核心微生物組。

而在最新研究,團隊再進一步確定是 21 種細菌中哪一種負責產生 Palmerolide A。進行了多輪環境基因組測序後,識別出產生該化合物的特定微生物種為全新、以前未研究過的 Candidatus Synoicihabitans palmerolidicus 屬。

還有許多問題尚需解決,比如為了在南極海底這種惡劣又不尋常的環境中生存, S. adareanum 及這種細菌應該形成了共生關係,後者負責提供光保護色素、化學防禦作用等,又或者 palmerolide A 在海鞘身上具備某種功能;在分析不同微生物的基因組片段時,研究團隊也發現細菌似乎複製了更多負責生產 palmerolide 的基因,也許這表明 palmerolide 對細菌或宿主來說非常重要,但我們還不了解其背後調節原因。

當然,我們不可能因此去南極洲大量收捕這些海鞘,因此理解潛在基因機制後,新研究將為人工製造 palmerolide A 化合物的技術提供新的指引方向,也讓我們更認知到,或許大自然才是最優秀的化學家。

新論文發表在《mSphere》期刊。

(首圖來源:DRIScience 影片截圖)