迄今最小！科學家發現RNA新實體
人類微生物群剛剛收獲一個新的實體——科學家發現了比病毒還小的微小RNA片段，它們在人類腸道和口腔細菌內定殖。
不過，這些遺傳物質片段太小，不足以被視為標準的生命形式。它們是傳遞細胞可以讀取的信息的最小已知元素之一，其編碼的序列對科學來說是全新的。1月21日，這項工作發布于bioRxiv預印本服務器，尚未經過同行評審。
在人類口腔血鏈球菌中生活的一種RNA實體。圖片來源：英國衛生安全局
“這非常奇特。”未參加這項研究的美國北卡羅來納大學教堂山分校生物學家Mark Peifer說，“世界充滿了新事物，這項研究重新喚起了科學發現帶來的快樂感覺。”
論文作者之一、美國斯坦福大學生物化學家Ivan Zheludev和同事將這些新發現的元素稱為“方尖碑”。分析表明，它們的基因組似乎是由RNA環組成的，這些環被折疊成桿狀結構。
20世紀早期，植物病理學家發現了類病毒，基本上是一種沒有病毒典型蛋白質外殼的RNA環。看起來，類病毒基因組根本不編碼任何蛋白質。它們與植物的基因組相互作用，有時是以毀滅性的方式。例如，它們會導致土豆、菊花等作物和花卉發育遲緩與變形。
人們一直認為類病毒僅限于植物，但在過去5年里，一系列研究報道了在多種動物和真菌中發現的類病毒元素。去年的一項研究首次提供了它們可能存在于細菌中的線索。
Zheludev和同事開發了一種復雜的軟件，利用類病毒特有的環狀RNA在人類糞便的RNA數據庫中尋找類似元素，終于發現了“方尖碑”。盡管“方尖碑”與許多類病毒具有相同的形狀，但基因序列卻截然不同，這意味著它們是一個獨立但相關的群體。
后續搜索發現，各大洲人類糞便樣本中都有大量“方尖碑”。作者從472名個體近10%的腸道和口腔微生物群樣本中發現了這些元素的證據，其中大部分來自北美。研究發現，來自身體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為止在其他生物中發現的任何基因，研究者得出結論，它們包含了一類不同的RNA，這些RNA已經在人類和全球微生物群中定殖，并且未被注意到。
瑞典農業科學大學分子生物學家Joan Marquez Molins沒有參與這項工作。她表示，這項研究是“一個里程碑”，因為它提供了最好的證據證明這些元素在細菌世界中廣泛存在，而不僅僅是在更復雜的生物體中。“它在人群中并不是零星的或孤立的，確實影響了相當數量的樣本。”
美國俄亥俄州立大學生物學家Matthew Sullivan說，“方尖碑”是否會影響人類健康尚不清楚，但它們可能會改變宿主細菌的遺傳活性，進而影響人類基因。
一個例子是，在常見的口腔細菌——血鏈球菌中，研究人員發現了一個“方尖碑”家族。由于血鏈球菌很容易生長，科學家或許可以利用它們解決“方尖碑”如何復制、如何影響細菌以及它們的蛋白質有什么作用等問題。
這樣的實驗可以揭示生命起源的真相。盡管科學家是第一次看到“方尖碑”，但因為體積小、結構簡單且具有自我復制的能力，它們可能是地球上所有生命的前身。
相關論文信息：https://doi.org/10.1101/2024.01.20.576352
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