Nat Commun：利用海綿動(dòng)物體內的細菌清除環(huán)境中的砷
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發(fā)布時(shí)間：2017-03-04
-砷是地球上的主要淡水污染物，影響著(zhù)全世界上百萬(wàn)人，并且每年導致數不清的死亡。清除地下水和淡水中的砷仍然是科學(xué)家和政策制定者面臨的重大挑戰。如今，在一項新的研究中，來(lái)自以色列特拉維夫大學(xué)的研究人員闡明了一種獨特的砷生物解毒方法。相關(guān)研究結果于2017年2月24日在線(xiàn)發(fā)表在Nature Communications期刊上，論文標題為“Sponge-associated bacteria mineralize arsenic and barium on intracellular vesicles”。
根據這項新的研究，棲息在隋氏蒂殼海綿（Theonella swinhoei）中的細菌Entotheonella是已知的細菌保護它的宿主免受金屬中毒的幾個(gè)例子之一。Entotheonella保護這些海綿免受砷和另 一種被稱(chēng)作鋇的常見(jiàn)毒素的威脅。
論文共同作者、特拉維夫大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院動(dòng)物學(xué)系的Micha Ilan教授說(shuō)，“這種獨特的海綿物種是如今生活在地球上的最為古老的動(dòng)物之一，也是各種各樣的數量龐大的微生物的家園。這 些固定附著(zhù)的動(dòng)物經(jīng)過(guò)進(jìn)化，含有內部的化學(xué)庫和相關(guān)的菌群來(lái)應對捕食者和疾病?！?nbsp;
一種有趣的發(fā)現
在此之前，Ilan和他的同事Boaz Mayzel博士在研究這種居住在紅海和印度-西太平洋地區中的海綿物種的生物學(xué)行為時(shí)，就已發(fā)現這種海綿在淡水中堆積和聚集砷的能力比海水中強100萬(wàn)倍（PLoS ONE, 2014, doi: 10.1371/journal.pone.0099918）。
在當前的這項新的研究中，論文通信作者、特拉維夫大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院動(dòng)物學(xué)系的Ray Keren博士猜測一種細菌參與這種解毒。確實(shí)，在經(jīng)過(guò)大量的測試后，發(fā)現單個(gè)細菌物種促使砷和鋇堆積 。
Keren博士說(shuō)，“我們不僅發(fā)現單個(gè)細菌物種促進(jìn)砷和鋇堆積，我們也發(fā)現這種細菌讓這兩種毒性元素礦物化，在它的細胞內以一種可控制的方式將它們轉化為惰性產(chǎn)物。海綿被烏龜和蠕蟲(chóng)吞 食，而且即便它們含有大量的砷，這種細菌也讓它們變成非毒性的。它們變成生物學(xué)上的惰性。這是一種非常獨特的生物模型?！?/span>
這些特拉維夫大學(xué)研究人員與來(lái)自以色列理工學(xué)院的Boaz Pokroy教授和來(lái)自美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室先進(jìn)光源的Sirine Fakra博士合作開(kāi)展研究，利用前沿技術(shù)驗證他們采用一種掃描顯 微鏡的反向散射模式獲得的初步發(fā)現。Keren博士說(shuō)，“在觀(guān)察到細菌Entotheonella樣品的首張圖片一周內，Pokroy教授就將這種樣品帶到歐洲同步輻射實(shí)驗室中。在那里，他觀(guān)察到鋇經(jīng)礦 物化產(chǎn)生重晶石，而砷形成較小的一種未知礦物質(zhì)山峰?！?/span>
還需開(kāi)展更多的研究
隨后的衍射分析揭示出這種未知的礦物質(zhì)，即結晶砷（crystalline arsenic），事實(shí)上是砷酸鈣。Fakra博士隨后在低于冰點(diǎn)的低溫條件下證實(shí)了這些礦物質(zhì)的存在。
Ilan教授說(shuō)，“若要使得這種獨特的解毒方法適用于其他的情形，我們需要某種程度上將注意力從這種海綿動(dòng)物中移開(kāi)。換言之，在我們人類(lèi)能夠利用這一點(diǎn)之前，還需開(kāi)展更多的研究?！?/span>
這些研究人員當前正在探究這種細菌用來(lái)控制這些元素礦物化的機制。Keren博士說(shuō)，“一旦我們鑒定出參與這一過(guò)程的酶，我們能夠在污染的水中的細菌內尋找它們，或者發(fā)現一種方法在污 染的區域培養細菌Entotheonella?！?轉載于生物谷）
