過去證據表明,包括人類在內的動植物共生微生物菌群平衡有助于機體健康,例如,所謂的各種環境疾病起源,就與細菌群落組成變化有關。但是,機體與細菌保持合作的分子水平機理以及細菌和宿主如何統籌協調在很大程度上仍然未知。
破譯這些復雜關系是一個重要突破
Kiel大學動物學研究所的一個研究小組用模式生物淡水水螅踢開了細菌和動物如何協調管理機體健康的待解之門。
他們首次證明,神經細胞分泌的小分子有助于調節水螅體柱特定有益細菌的種類組成和定植。文章發表在昨天出版的《Nature Communications》。
在動物進化王國中,水螅是古老的一支族員:它們身體簡單,有著約3000個神經元的神經網絡,與脊椎動物的神經系統在分子層面有很大相似性,是識別原始神經系統結構和功能的基本模型。
Kiel大學的研究小組從神經肽如何控制微生物和宿主之間的合作交流出發,通過細胞、分子、遺傳等證據,證明神經肽具有抗菌活性,因此能影響定植微生物的組成和分布。
研究人員首先注意到,在為期3周的神經系統發育時期,水螅表面的細菌群落劇烈變化。
在神經肽抗菌影響下,革蘭氏陽性菌的濃度在大約4周內急劇下降。神經系統發育成熟尾聲,水螅表面形成了一個典型的以革蘭氏陰性菌為主的微生物群落構成。
因為神經肽產生于身體的特定區域,細菌的空間定位也沿身體柱狀調節。例如,頭部抗菌肽濃度較高,叢毛單胞菌科細菌的數量比觸手上少了6倍。
由小見大
基于這些觀察,科學家認為除了感覺和運動任務,神經系統也參與了對共生微生物的調控任務。“在進化背景下,神經系統與微生物之間的相互作用似乎是多細胞動物的一個古老特征。未來,機體和細菌的互動研究領域,神經方面可能也是不容小覷的影響因素。”Thomas Bosch教授強調。
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