【健康新知】视频｜古菌·鲜为人知的微生物

大众卫生报 2022-02-28 09:52:47

近日，上海交通大学医学院公共卫生学院王慧教授等人，针对结直肠癌患者肠道菌群的“四界”微生物组进行多中心队列研究，绘制了全球8个结直肠癌人群队列的“四界”微生物组图谱，发现结直肠癌的发生发展与肠道微生物组的改变密切相关，肠道微生物组包括细菌、真菌、古菌和病毒“四界”微生物组。

在该研究中，科研人员整合了全球8个国家/地区的结直肠癌队列，共1368例标本的宏基因组数据，不仅发现了可用于结直肠癌诊断的单界别微生物菌株标志物(27个细菌、20个真菌、20个古菌和21个病毒物种)，还首次发现了准确性更高的多界别最小核心菌群(11个细菌、4个真菌和1个古菌)。

以往人们对病毒、细菌、真菌认知较多，而对古菌了解甚少，鲜为人知，今天，我们来聊聊它。

古菌，又称古生菌，一类单细胞微生物，可能是最古老的生命体，构成生物分类的一个域。其一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。古菌多生活在极端的生态环境中，如海底火山口附近存在着古菌，能够在数百度高温、强酸性、高含硫的环境中生存。它既具有原核生物(细菌类)的某些特征，如无核膜及内膜系统;也有真核生物(真菌类)的特征，如RNA聚合酶、DNA内含子并结合组蛋白; 此外还具有既不同于原核生物也不同于真核生物的特征，如:古菌细胞膜中的脂类由甘油醚构成，而非绝大多数原核和真核生物细胞膜中的甘油酯，这些区别保证了古菌对超高温环境的适应。古菌可有各种形状，球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不规则形状、多形态，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态，有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。最有代表性的古菌有：

1)极端嗜热菌，能生长在90℃以上的高温环境。如美国科学家发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。

2)极端嗜盐菌，生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。

3)极端嗜酸菌，能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。

4)极端嗜碱菌，多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8~10。

5)产甲烷菌，是严格厌氧古菌，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。古菌因生存在不适宜人类生存的极端环境中，故通常对人类无害，至今未见有致病古菌。

目前，古菌研究正在世界范围内升温，由于它们具有特殊的基因结构、生命过程及产物，对人类解决一些重大的问题有很大帮助。仅以环境工程中的应用为例。产甲烷菌是古菌中最先被人们认识和应用的，它在粪便或污水处理厂剩余污泥的厌氧消化、有机固体废物厌氧堆肥或填埋中，可与水解菌和产酸菌等协同作用，将有机物降解成H2、CO2、乙酸并甲烷化，产生有经济价值的清洁燃料和生物能源——甲烷。加强古菌对工农业生产中产生的极端性质废水，如高盐分、酸(碱)性、超高温(低温)废水处理的研究，变废为宝，有利于改善我们的生存环境，为子孙后代造福。

湖南省儿童医院主任检验师莫丽亚

责编：吴婕

来源：大众卫生报

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