在人類身上發(fā)現(xiàn)的神秘“方尖碑”。但它們是什么？

被稱為方尖碑的生物實體一直大量隱藏在人類的口腔和腸道內(nèi)。斯坦福大學的一個研究小組最近發(fā)現(xiàn)了這些微觀實體，它們是遺傳物質(zhì)的圓形片段，包含一個或兩個基因，并自組織成棒狀形狀。

雖然研究仍在進行中預印本形式，這意味著它沒有經(jīng)過同行評審，它已經(jīng)被廣泛地寫了，包括在兩個重量級的期刊上：自然界和科學.

讓我們更深入地研究非常微小的“生命形式”的奇怪世界。

在生物學中，就像在物理學中一樣，當我們在越來越小的尺度上移動時，事情會變得更奇怪，規(guī)則也會更模糊。

病毒，沒有宿主的幫助就無法復制，可以最慷慨地被認為是處于構成生命的邊緣。然而，估計10 個 nonillion（1 后跟 31 個零）單個病毒在地球上，可以在每個可以想象的棲息地中找到它們，并且通過感染和操縱它們的宿主，可能已經(jīng)影響了所有生命的進化軌跡。

再往下看，微小的生物實體世界是類病毒——遺傳物質(zhì)（稱為RNA的DNA樣分子）的微小碎片，它們不能制造蛋白質(zhì)，而且與病毒不同，它們沒有保護殼來包裹它們的基因組。

類病毒是核酶的例子：RNA分子可能是細胞生命出現(xiàn)的第一批自我復制遺傳元件的遙遠回聲。

作為復制周期的一部分，類病毒可以自我切割（切碎）和重新連接（粘在一起）它們的基因組。而且，盡管它們很簡單，但它們可能會導致嚴重的疾病開花植物.

在病毒和類病毒之間——也許

新的預印本描述了“人類微生物組的類病毒樣殖民者”。如果“類病毒”聽起來沒有承諾，那完全是故意的。新發(fā)現(xiàn)的生物實體介于病毒和類病毒之間。

事實上，方尖碑這個名字的提出不僅是因為它們的形狀，而且還提供了回旋余地，以防它們更像RNA質(zhì)粒（一種存在于細菌體內(nèi)的不同類型的遺傳元件），而不是病毒或類病毒。

像類病毒一樣，方尖碑有一個環(huán)狀的單鏈RNA基因組，沒有蛋白質(zhì)外殼，但像病毒一樣，它們的基因組包含預測編碼蛋白質(zhì)的基因。

到目前為止，所有方尖碑都編碼一種稱為 obulin 的主要蛋白質(zhì)，許多方尖碑編碼第二種較小的 obulin。

Obulins與發(fā)現(xiàn)的任何其他蛋白質(zhì)都沒有進化上的相似性或“同源性”，關于它們功能的線索也很少。

通過分析從人類腸道和口腔以及其他不同來源獲取的現(xiàn)有數(shù)據(jù)集，斯坦福大學團隊發(fā)現(xiàn)了近30,000種不同的方尖碑類型。

這些方尖碑基因組以前一直被忽視，因為它們與之前描述的任何東西都非常不同。斯坦福大學的研究小組發(fā)現(xiàn)，他們使用一種巧妙的定制方法在數(shù)據(jù)庫中搜索單鏈環(huán)狀RNA分子，以找出任何類病毒元素。

從他們的結果中可以清楚地看出，方尖碑并不罕見。研究人員在遍布全球和不同利基的數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)了它們。

在大約7%的人類腸道微生物組數(shù)據(jù)集和50%的口腔數(shù)據(jù)集中檢測到這些元素。然而，這些數(shù)據(jù)集是否能真實地反映方尖碑的流行和分布尚不清楚。

在不同的身體部位和不同的供體中發(fā)現(xiàn)了不同的方尖碑類型。長期數(shù)據(jù)顯示，人們可以在大約一年的時間里擁有單一的方尖碑類型。

方尖碑可能依靠微生物宿主細胞進行復制，包括那些生活在人類體內(nèi)的細胞進行復制。細菌或真菌可能是宿主，但尚不清楚是哪個物種含有這些元素。

然而，研究人員通過提供強有力的證據(jù)，證明牙菌斑的常見細菌成分，血鏈球菌，是特定方尖碑類型的宿主。

是敵是友？

如血鏈球菌易于在實驗室中生長和實驗，這將為理解方尖碑生物學的基本原理提供有價值的模型。

這一點至關重要，因為人們對方尖碑更廣泛的進化和生態(tài)意義一無所知。它們可能是寄生的并傷害宿主細胞，也可能是有益的。

宿主可能已經(jīng)進化出復雜的防御機制來對抗方尖碑，或者積極招募它們以獲得一些意想不到的優(yōu)勢。如果方尖碑改變或擾亂了人類微生物組，這反過來可能會對人類健康產(chǎn)生影響——它們甚至可能具有治療潛力。

或者，方尖碑可能既不會對其微生物宿主或人類造成傷害，也不會對人類造成傷害。相反，它們可能只是作為隱蔽的進化乘客而存在，像最初的“自私基因”一樣，默默地、無休止地復制。

埃德·菲爾，米爾納進化中心微生物進化教授，巴斯大學

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