科學家首次發現能夠自身合成並分泌抗生素的貝類

提到抗生素，大家首先想到的是微生物，微生物合成並分泌抗生素，用於抑制或殺滅其他競爭微生物。你知道動物也能產生抗生素嗎？近日，中國科學院海洋研究所劉保忠研究團隊聯合美國卡內基研究所的科學家在《美國科學院院報》（PNAS）發表研究論文，首次發現一種蛤能夠自己合成、儲存並分泌一種抗生素——紅黴素。

“秘密法寶”應對嚴酷生境

故事的主人公文蛤，是一種營淺海灘塗埋棲生活的貝類，它平時將自己埋在泥沙中，周圍充斥著大量的細菌等微生物，卻能夠茁壯成長並自得其樂。這不免使人疑惑：它是如何坦然面對這種“嚴酷”的生存環境呢？除了兩片貝殼的保護，研究新發現了這種蛤透過長期進化獲得了一個“秘密法寶”，這個法寶就藏在他貝殼下的外套膜中。作為包裹蛤軟體部的一種組織結構，外套膜上皮可以與環境親密接觸，直面周圍大量的微生物，這就需要將外套膜武裝起來。研究者透過顯微水平的組織原位檢測，確定外套膜上皮具有一群特殊的“粘液細胞”，這些粘液細胞能夠合成並儲存紅黴素，儲存的紅黴素可以隨著粘液一同被分泌到體外，從而構築了一道保護蛤免受微生物侵擾的免疫“盔甲”。

埋在泥沙中生活的蛤

蛤外套膜上皮中的紅黴素合成部位（綠色區域）

“趨同進化”賦予新的功能

令人好奇的是，文蛤是如何獲得合成紅黴素的能力的呢？首先要從紅黴素說起。家喻戶曉的紅黴素是一種大環內酯類抗生素，最早從一種放線菌糖多孢紅黴菌的分泌物中發現。紅黴素能透過抑制細菌蛋白質合成發揮抗菌作用，因其廣譜高效性被廣泛應用於醫藥領域。海洋研究所科學家在對文蛤的研究中驚奇地發現了紅黴素合成基因，進一步研究發現該基因表達在文蛤外套膜合成紅黴素的粘液細胞中。弄清該基因的來源對於解釋蛤是如何獲得合成紅黴素的能力至關重要。一種可能是該基因來源於蛤體內的微生物，從而幫助蛤合成了紅黴素；另一種可能是該基因來源於文蛤本身，其在長期進化中產生了與放線菌相應基因相似的功能，即“趨同進化”。研究者透過對此基因進行序列分析、進化分析和遺傳分析等，證實該基因來源於蛤本身，其遺傳特徵符合孟德爾遺傳定律，並且在其他貝類中也發現了類似的基因。同時，透過對文蛤體內的所有微生物進行檢測，並沒有發現糖多孢紅黴菌。因此，研究結果支援“趨同進化”賦予了蛤這種新的功能。

“合成分泌抗生素，這是文蛤獨特的生存策略？還是意味著其他埋棲動物甚至更高等的動物也具有製造抗生素的功能？更多的科學之謎有待於我們進一步的研究。”論文第一作者嶽欣博士說。可以肯定的是，這一發現揭示了貝類適應環境與抵禦微生物侵染的新策略，更新了我們對埋棲貝類的認識。我們在感嘆大自然的奇妙的同時，也為抗生素開發提供了新的選擇。

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【來源：中科院之聲】

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