Mystiska “obelisker” upptäckta hos människor. Men vad är de? : Vetenskaplig varning

Biologiska enheter som kallas obelisker har gömt sig – i stort antal – inuti människans mun och tarm. Dessa mikroskopiska enheter, som nyligen upptäckts av ett team vid Stanford University, är cirkulära fragment av genetiskt material som innehåller en eller två gener och självorganiseras till en stavform.

Även om studien fortfarande är i preprint-form, vilket betyder att den inte har granskats av fackmän, har det redan skrivits mycket om den, inklusive i två stora tidskrifter: Natur och Vetenskap.

Låt oss fördjupa oss i den märkliga världen av mycket små “livsformer”.

Inom biologin, som i fysiken, kan saker och ting bli konstigare och reglerna mer förvirrande när vi rör oss genom mindre och mindre skalor.

Virus, som inte kan replikera utan hjälp av en värd, kan generöst anses vara på gränsen till vad som utgör liv. Men de uppskattade 10 miljoner individuella virusen (ett följt av 31 nollor) på planeten kan hittas i alla tänkbara livsmiljöer och, genom att infektera och manipulera sina värdar, har de troligen påverkat allt livs evolutionära banor.

Ser ännu lägre ut, i en värld av små biologiska enheter, är viroider: små fragment av genetiskt material (DNA-liknande molekyler kända som RNA) som inte kan göra proteiner och, till skillnad från virus, inte har ett skyddande skal för att omsluta sitt genom. .

Viroider är exempel på ribozymer: RNA-molekyler som kan vara ett avlägset eko av de första självreplikerande genetiska elementen från vilka cellulärt liv uppstod.

Viroider kan självklyva (klippa) och återligatera (återfästa) sitt genom som en del av replikationscykeln. Och trots sin enkelhet kan de orsaka allvarliga sjukdomar i blommande växter.

Mellan ett virus och en viroid – kanske

Det nya förtrycket beskriver “viroidliknande mänskliga mikrobiomkolonister.” Om “viroidliknande” låter undvikande är det helt medvetet. Den nyupptäckta biologiska enheten är halvvägs mellan virus och viroider.

Faktum är att namnet obelisker föreslogs inte bara på grund av sin form, utan också för att ge manöverutrymme ifall de skulle visa sig vara mer lika RNA-plasmider (en annan typ av genetiskt element som finns i bakterier) än virus. eller viroider.

Liksom viroider har obelisker ett cirkulärt enkelsträngat RNA-genom och inget proteinhölje, men liksom virus innehåller deras genom gener som förutspås koda för proteiner.

Alla obelisker som hittills beskrivits kodar för ett enda större protein som kallas obulin, och många kodar för ett andra, mindre obulin.

Obuliner har ingen evolutionär likhet eller “homologi” med något annat protein som finns, och det finns få ledtrådar till deras funktion.

Genom att analysera befintliga datamängder tagna från människors tarm och mun, såväl som olika andra källor, hittade Stanford-teamet nästan 30 000 olika typer av obelisker.

Dessa obeliskgenom har tidigare förbisetts eftersom de skiljer sig så mycket från allt som beskrivs ovan. Stanford-teamet hittade dem med en smart, anpassad metod för att söka i databaser efter enkelsträngade cirkulära RNA-molekyler för att upptäcka viroidliknande element.

Det är tydligt från deras resultat att obelisker inte är sällsynta. Forskare hittade dem i datauppsättningar över hela världen och i olika nischer.

Dessa element upptäcktes i cirka 7 % av datauppsättningarna för mänskliga tarmmikrobiomer och i 50 % av mundatauppsättningarna. Det är dock oklart om dessa datamängder ger en sann representation av förekomsten och fördelningen av obelisker.

Olika typer av obelisker hittades i olika delar av kroppen och hos olika donatorer. Långtidsdata visade att människor kan vara värd för en enda typ av obelisk i ungefär ett år.

Obelisker är sannolikt beroende av mikrobiella värdceller för att replikera, inklusive de som lever inuti människor för att replikera. Bakterier eller svampar är sannolikt värdar, men det är inte känt vilka exakta arter som hyser dessa element.

Men forskarna ger en kritisk fördel genom analysen genom att tillhandahålla starka bevis för att en vanlig bakteriell komponent i tandplack, Streptococcus sanguinisrymmer en specifik typ av obelisk.

Vän eller fiende?

Som sanguinis Det är lätt att odla och experimentera i laboratoriet, vilket kommer att ge en värdefull modell för att förstå grunderna i obeliskens biologi.

Detta är kritiskt, eftersom ingenting är känt om obeliskers bredare evolutionära och ekologiska betydelse. De kan vara parasiter och skada värdceller, eller så kan de vara fördelaktiga.

Värdarna kan ha utvecklat utarbetade försvarsmekanismer mot obeliskerna, eller aktivt rekrytera dem för att få några oanade fördelar. Om obelisker förändrar eller förändrar den mänskliga mikrobiomet kan detta i sin tur få konsekvenser för människors hälsa; De kan till och med ha terapeutisk potential.

Alternativt kan obelisker inte orsaka någon skada eller fördel för sin mikrobiella värd eller människor. Istället kan de helt enkelt existera som smygande evolutionära passagerare, som replikerar tyst och oändligt, som den ursprungliga “egoistiska genen”.

Ed Feil, professor i mikrobiell evolution vid Milner Center for Evolution, Bath University

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *