ข้อมูล

4.7.8: Viruses of Archaea - ชีววิทยา


วัตถุประสงค์การเรียนรู้

  • อธิบายลักษณะทั่วไปของไวรัสที่ติดอาร์เคีย

มีการอธิบายไวรัสที่ติดอาร์เคียเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2517 และได้มีการอธิบายอีกหลายคนตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ส่วนใหญ่มีสัณฐานวิทยาส่วนหัวและหางและจีโนม DNA แบบเส้นคู่แบบเส้นตรง สัณฐานวิทยาอื่น ๆ ยังได้รับการอธิบายรวมถึงรูปทรงแกนหมุน, รูปทรงแท่ง, เส้นใย, icosahedral และทรงกลม อาจมีประเภททางสัณฐานวิทยาเพิ่มเติม

Archaea สามารถติดไวรัส DNA แบบสองสายซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับไวรัสรูปแบบอื่นและมีรูปร่างผิดปกติหลากหลาย ไวรัสเหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดที่สุดในกลุ่มเทอร์โมฟิลิกส์ ไวรัสดีเอ็นเอสายเดี่ยวสองกลุ่มที่ติดเชื้ออาร์เคียเพิ่งถูกแยกออก กลุ่มหนึ่งถูกยกตัวอย่างโดย Halorubrum pleomorphic virus 1 (“Pleolipoviridae”) ที่แพร่เชื้อ halophilic archaea และอีกกลุ่มหนึ่งโดยไวรัสรูปขดลวด Aeropyrum

ไวรัส DNA แบบสองสายที่ติดอาร์เคีย:

  • Bacteriophages (ไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย) ที่อยู่ในวงศ์ Tectiviridae และ Corticoviridae มีเยื่อหุ้มไขมัน bilayer อยู่ภายใน capsid โปรตีน icosahedral และเยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบจีโนม ไวรัส crenarchaeal ไวรัส Sulfolobus ป้อมปืน icosahedral มีโครงสร้างที่คล้ายกัน
  • สปีชีส์ในลำดับ Ligamenvirales และวงศ์ Ampullaviridae, Bicaudaviridae, Clavaviridae, Fuselloviridae, Globuloviridae และ Guttaviridae แพร่ระบาดในสกุล Crenarchaeota ที่มีอุณหภูมิสูงมาก
  • ชนิดของสกุล Salterprovirus ติดเชื้อ halophilic archaea ของ Euryarchaeota

ไวรัส DNA สายเดี่ยวที่ติดอาร์เคีย:

แม้ว่าจะรู้จักไวรัส archaeal ประมาณ 50 ตัว แต่ทั้งหมดยกเว้น 2 ตัวมีจีโนมสองสาย ไวรัส archaeal ssDNA ตัวแรกที่แยกได้คือ Halorubrum pleomorphic virus 1 ซึ่งมี virion ที่ห่อหุ้ม pleomorphic และจีโนมแบบวงกลม การป้องกันไวรัสเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการรบกวน RNA จากลำดับ DNA ซ้ำๆ ที่เกี่ยวข้องกับยีนของไวรัส

ไวรัส DNA สายเดี่ยวตัวที่สองที่ติดเชื้อ Archaea คือไวรัสรูปขดลวด Aeropyrum (ACV) จีโนมมีลักษณะเป็นวงกลมและมีนิวคลีโอไทด์ 24,893 นิวคลีโอไทด์ในปัจจุบันเป็นจีโนม ssDNA ที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จัก ไวรอนไม่ห่อหุ้ม กลวง ทรงกระบอก และประกอบขึ้นจากเส้นใยขด สัณฐานวิทยาและจีโนมดูเหมือนจะไม่ซ้ำกัน ACV ได้รับการเสนอให้เป็นตัวแทนของตระกูลไวรัสตัวใหม่ที่เรียกว่า "Spiraviridae" (จากภาษาละติน spira "a coil") ไวรัสรูปขดลวด Aeropyrum แพร่เชื้อในโฮสต์ที่มีอุณหภูมิสูง (การเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุดที่ 90-95 ° C) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไวรัสหลังนี้มีจีโนม ssDNA ที่รายงานมากที่สุดในปัจจุบัน

ประเด็นสำคัญ

  • Archaea สามารถติดไวรัส DNA แบบสองสายที่ไม่เกี่ยวข้องกับไวรัสรูปแบบอื่นและมีรูปร่างผิดปกติหลากหลาย ไวรัสเหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดที่สุดในกลุ่มเทอร์โมฟิลิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ซัลโฟโลบาเลสและเทอร์โมโปรตีเอล
  • แม้ว่าจะรู้จักไวรัส archaeal ประมาณ 50 ตัว แต่ทั้งหมดยกเว้น 2 ตัวมีจีโนมคู่ ไวรัสดีเอ็นเอสายเดี่ยวสองกลุ่มที่ติดเชื้ออาร์เคียเพิ่งถูกแยกออก
  • การป้องกันไวรัส ssDNA เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการรบกวน RNA จากลำดับ DNA ซ้ำๆ ที่เกี่ยวข้องกับยีนของไวรัส

จีโนมวิวัฒนาการของระบบป้องกันในอาร์เคียและแบคทีเรีย

วิวัฒนาการของแบคทีเรียและอาร์เคียเกี่ยวข้องกับการแข่งขันทางอาวุธอย่างต่อเนื่องกับปรสิตทางพันธุกรรมที่หลากหลาย ดังนั้นยีนส่วนใหญ่ในแบคทีเรียและอาร์เคียส่วนใหญ่จึงอุทิศให้กับการป้องกันปรสิต หน้าที่ของระบบการป้องกันเหล่านี้เป็นไปตามกลยุทธ์ที่แตกต่างกันหลายประการ รวมถึงภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวโดยกำเนิดและการเหนี่ยวนำการพักตัว หรือการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ การศึกษาจีโนมเปรียบเทียบเมื่อเร็วๆ นี้โดยใช้ประโยชน์จากฐานข้อมูลที่เพิ่มขึ้นของจีโนมของจุลินทรีย์และเมตาจีโนม รวมกับการทดลองโดยตรง ส่งผลให้เกิดการค้นพบระบบการป้องกันที่ไม่ทราบมาก่อนหลายระบบ รวมถึงภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดที่มีศูนย์กลางอยู่ที่โปรตีน Argonaute การยกเว้นแบคทีเรีย และ CRISPR-Cas ชนิดใหม่ ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว หลักการทั่วไปบางประการของการทำงานและวิวัฒนาการของระบบการป้องกันกำลังเริ่มตกผลึก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเพิ่มขึ้นและการสูญเสียยีนการป้องกันอย่างกว้างขวางในระหว่างวิวัฒนาการของการก่อตัวของโปรคาริโอตของเกาะป้องกันจีโนม การเชื่อมโยงวิวัฒนาการระหว่างองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่และการป้องกัน โดยที่ยีนขององค์ประกอบเคลื่อนที่เป็น ซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพื่อทำหน้าที่ป้องกัน ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่เห็นแก่ตัวและเสพติดบางส่วนของระบบการป้องกัน และการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างภูมิคุ้มกันกับการเหนี่ยวนำการพักตัว/การตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้


ประวัติโดเมนอาร์เคีย

ก่อนที่จะแยกจากกัน โดเมน Archaea เดิมเรียกว่าโดเมน “อาร์คีแบคทีเรีย“ ซึ่งเป็นการเรียกชื่อผิดเพราะสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่ใช่ แบคทีเรีย แต่เป็นของแคลดต่างหาก

  • ชื่อ “อาร์คีแบคทีเรีย” ก่อนหน้านี้เป็นสมมติฐานที่ยังไม่ได้ทดสอบเกี่ยวกับสถานะวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการเผาผลาญประเภทที่ดูเหมือนว่าจะเหมาะสมกับสภาพดั้งเดิมของ ชีวิตบนโลก.
  • ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้อย่างมากที่สิ่งมีชีวิตกลุ่มใหม่นี้คือ เก่าแก่ที่สุด.

สามโดเมนของชีวิตแสดงไว้ด้านล่าง แสดงให้เห็นว่าแต่ละโดเมนแตกต่างจากโดเมนอื่นๆ อย่างมาก


จุลชีววิทยาวันนี้: Arboviruses และเวกเตอร์ของพวกเขา

จุลชีววิทยาวันนี้ สิงหาคม 2019 พิจารณาไวรัสบางตัวที่ถ่ายทอดโดยสัตว์ขาปล้องและพาหะอาร์โทรพอดที่นำพาไวรัสบางชนิด

โรคจากสัตว์สู่คนอุบัติใหม่

การบรรยายสรุปนโยบายนี้สรุปการเพิ่มขึ้นด้านสุขภาพของประชาชนและภัยคุกคามทางเศรษฐกิจที่เกิดจากโรคจากสัตว์สู่คนที่เกิดขึ้นใหม่

โปลิโอ

โปลิโอคือการติดเชื้อไวรัสร้ายแรงที่สามารถทำให้เป็นอัมพาตได้ วัคซีนนี้ถูกกำจัดไปทั่วโลกเนื่องจากการฉีดวัคซีนที่มีประสิทธิภาพ ในขณะที่การรณรงค์ฉีดวัคซีนอย่างต่อเนื่องทำให้การสูญพันธุ์ในประเทศเล็กๆ น้อยๆ ยังคงมีอยู่ โดยเฉพาะอัฟกานิสถาน ไนจีเรีย และปากีสถาน

โรคหัด

โรคหัดเป็นโรคไวรัสที่แพร่กระจายผ่านการสูดดมอนุภาคไวรัสจากการไอและจามที่ติดเชื้อ โรคนี้โจมตีระบบภูมิคุ้มกันทั้งในเด็กและผู้ใหญ่ ในประมาณ 1 ใน 15 ราย ภาวะแทรกซ้อนจะเกิดขึ้นได้ตั้งแต่การติดเชื้อในหูที่ไม่รุนแรงไปจนถึงโรคไข้สมองอักเสบ

The bacteriophage - ศัตรูตัวร้ายของแบคทีเรีย?

แบคทีเรียประกอบด้วยโปรตีนและจีโนม DNA หรือ RNA ที่สามารถง่ายมาก ประกอบด้วยสี่ยีนหรือซับซ้อน มียีนหลายร้อยตัว ฟาจติดเชื้อโดยการฉีดจีโนมของพวกมันเข้าไปในแบคทีเรียซึ่งขัดขวางวงจรการจำลองแบบปกติของแบคทีเรีย

ไวรัสพิษสุนัขบ้า: รักษาคนไม่หายได้ไหม?

ทุกปี มีผู้เสียชีวิตจากโรคพิษสุนัขบ้าประมาณ 59,000 คน โดยปกติแล้วจะหดตัวหลังจากถูกสัตว์ที่ติดเชื้อกัด โรคพิษสุนัขบ้ามักเป็นอันตรายถึงชีวิตในผู้ที่ไม่ได้รับการฉีดวัคซีน เมื่อมีอาการปรากฏขึ้น ผู้ป่วยแทบไม่มีความหวังเลย และไม่มีทางเลือกในการรักษาในขณะนี้


ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับไวรัสและกลไกการป้องกันสำหรับไวรัสยักษ์

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

การติดเชื้อ IHU Méditerranée, Marseille, France

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

การติดเชื้อ IHU Méditerranée, Marseille, France

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

การติดเชื้อ IHU Méditerranée, Marseille, France

ที่อยู่สำหรับการติดต่อ: Philippe Colson, Aix-Marseille University, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), 27 boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille , ฝรั่งเศส. [email protected]

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

การติดเชื้อ IHU Méditerranée, Marseille, France

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

การติดเชื้อ IHU Méditerranée, Marseille, France

มหาวิทยาลัย Aix-Marseille, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), Marseille, France

การติดเชื้อ IHU Méditerranée, Marseille, France

ที่อยู่สำหรับการติดต่อ: Philippe Colson, Aix-Marseille University, Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (AP-HM), Microbes Evolution Phylogeny and Infections (MEPHI), 27 boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille , ฝรั่งเศส. [email protected]

เชิงนามธรรม

ไวรัสยักษ์ที่มี virion ขนาดใหญ่กว่า 200 นาโนเมตรและจีโนมที่มีขนาดใหญ่กว่า 340 กิโลเบสคู่ ปรับเปลี่ยนการรับรู้ของ virosphere ที่ล้าสมัยไปแล้ว ขณะนี้ virion รายงานว่ามีขนาดถึง 1.5 ไมโครเมตร และจีโนมของส่วนประกอบการเข้ารหัสสูงสุด 2.5 Mb ที่ใช้ร่วมกับรูปแบบชีวิตในเซลล์ ไวรัสขนาดยักษ์จึงมีความซับซ้อนคล้ายกับจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียและอาร์เคีย ที่นี่ เราตรวจสอบการโต้ตอบของไวรัสยักษ์กับโฮสต์และกลยุทธ์การป้องกันของไวรัสยักษ์กับโฮสต์ของพวกมันและการรวมจุลินทรีย์หรือ virophages นอกจากนี้เรายังทำการค้นหาโดยจีโนมเปรียบเทียบเพื่อหาความคล้ายคลึงกันที่มีโปรตีนที่อธิบายหรือสงสัยว่าจะเกี่ยวข้องกับกลไกการป้องกัน การค้นหาของเราเผยให้เห็นว่าภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติและการตายของเซลล์ดูเหมือนจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของการป้องกันโฮสต์จากการติดเชื้อไวรัสยักษ์ ในทางกลับกัน ไวรัสยักษ์มีวิธีการจี้หน้าที่ของโฮสต์เพื่อต่อต้านการตอบสนองต่อไวรัสในระดับเซลล์ นอกจากนี้ ไวรัสยักษ์อาจเข้ารหัสเส้นทางที่ซับซ้อนและซับซ้อนอื่น ๆ เพื่อจัดการกับเครื่องจักรที่เป็นโฮสต์และกำจัดจุลินทรีย์ที่แข่งขันกันอื่นๆ ที่น่าสังเกตคือ ไวรัสขนาดยักษ์ได้พัฒนากลไกการป้องกันต่อ virophage ของพวกมัน และพวกมันอาจกระตุ้นระบบป้องกันจากไวรัสอื่น ๆ ผ่านการบูรณาการตามลำดับ เราคาดว่าจีโนมเปรียบเทียบอาจช่วยระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับกลยุทธ์การป้องกันของไวรัสยักษ์และโฮสต์ของพวกมัน


ชีววิทยาขนาดไบต์

จุลินทรีย์บางชนิดเป็นลูกน้องที่ชั่วร้ายของนรก (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด)

มีคนจำนวนไม่น้อยที่คิดว่าจุลชีพเป็นสิ่งชั่วร้าย โรคร้ายที่ก่อให้เกิดสมุนนรกที่ควรกำจัดให้หมด ซุปเปอร์มาร์เก็ตกำลังแจกผ้าเช็ดทำความสะอาด: เช็ดแฮนด์ถ้าคุณต้องการที่จะมีชีวิตอยู่ ไม่ต้องห่วงว่า 90% ของอาหารในซุปเปอร์มาร์เก็ตนั้นแย่สำหรับคุณมากกว่าสิ่งที่คุณอาจจับจากที่จับรถเข็นนั้นได้ พื้นที่สาธารณะเกือบทุกแห่งดูเหมือนชั้นใต้ดินที่เป็นความลับของ CDC โดยมีแอลกอฮอล์เจลทำความสะอาดมือและโปสเตอร์ที่แสดงถึงความน่าสะพรึงกลัวของการติดเชื้อที่เกิดจากละอองลอย จุลินทรีย์เป็นศัตรูที่มองไม่เห็น: คุณไม่สามารถมองเห็นพวกมันได้ แต่พวกมันอันตรายถึงตาย คุณสามารถฆ่าพวกมันได้อย่างแน่นอนด้วยเอทานอลในปริมาณมาก

ที่จริงแล้ว จุลินทรีย์เพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่เป็นเชื้อโรค ยูคาริโอตบางชนิดเป็นกาฝากและก่อให้เกิดโรค มีเท้าของนักกีฬา (เกิดจากเชื้อรา) โรคบิดอะมีบาและประสบการณ์ที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ แต่ส่วนใหญ่ไม่ใช่ นอกจากนี้ แบคทีเรียส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในตัวเราหรือบนตัวเราก็มีความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกัน และเช่นเดียวกับเราสำหรับโปรตีนที่ใช้แล้วทิ้ง คาร์โบไฮเดรต อุณหภูมิที่ดี 36.6C ความชื้นสูง (รักแร้หรือปาก) และสารพัดอื่นๆ ใช่ บางตัวก่อโรค และบางตัวดูเหมือนลูกสมุนตัวน้อยที่ชั่วร้ายของมาร พวกมันมีกลไกอันชาญฉลาดที่แพร่เชื้อ สร้างความหายนะ บางครั้งก็ฆ่า และเดินหน้าต่อไป แต่สำหรับบาซิลลัสกาฬโรคหรือแมลงเบอร์เกอร์ทุกชนิด มีแบคทีเรียชนิดอื่นๆ อีกหลายล้านชนิดที่ไม่ได้ทำอะไรมาก ดีหรือไม่ดี

เกี่ยวกับ archaea

มีจุลินทรีย์กลุ่มหนึ่งที่ไม่มีเชื้อโรค: อาร์เคีย อาร์เคียมีความแตกต่างกัน… อาร์เคออนนั้นแตกต่างจากแบคทีเรียเช่นเดียวกับมนุษย์ ผิวเผินแบคทีเรียและอาร์เคียมีลักษณะเหมือนกัน ทั้งสองเป็นเซลล์เดียว ทั้งสองไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีรูปแบบที่ดีในระดับที่ยูคาริโอตมี ด้วยเหตุผลสองประการนี้ อาร์เคียถูกคิดว่าเป็นแบคทีเรียชนิดหนึ่งเป็นเวลานานมาก ทุกวันนี้ นักจุลชีววิทยาแทบทุกคนจำแนกอาร์เคียเป็นโดเมนของตนเอง เยื่อหุ้มเซลล์อาร์คีอัลประกอบด้วยหน่วยการสร้าง (ลิพิด) ชนิดพิเศษเฉพาะของพวกมัน ซึ่งเป็นชนิดที่แบคทีเรียไม่มี และยูคาริโอตก็เช่นกัน ผนังเซลล์ของพวกมันแตกต่างจากแบคทีเรีย หลายคนอาศัยอยู่ในสภาวะที่รุนแรง: ผู้สูบบุหรี่ในมหาสมุทร, กีย์เซอร์, ทะเลสาบที่มีน้ำเกลือมากเกินไป, ทุนดราที่กลายเป็นน้ำแข็ง, ความกล้าของปลวก, ท้องวัว และกางเกงของชาร์ลี ชีน อันที่จริง อย่างหลังอาจจะสุดโต่งเกินไปสำหรับอาร์เคีย การดูยีนเครื่องหมายวิวัฒนาการ เช่น ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอของหน่วยย่อยขนาดเล็ก (SSUrRNA) อาร์เคียจะจัดกลุ่มเป็นโดเมนสำหรับตัวเอง

แต่จากจุลินทรีย์หรือเชื้อโรคที่ก่อให้เกิดโรคหลายร้อยชนิดที่เรารู้จักนั้น ไม่มีสิ่งใดที่เป็นอาร์เคีย ซึ่งเป็นเรื่องแปลก โรคมากมายทำให้เกิดยูคาริโอตและแบคทีเรีย แต่ไม่มีอาร์เคีย? ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น? ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Bioessays Erin Gill และ Fiona Brinkman พยายามตอบคำถามนี้

อย่างแรก Gill และ Brinkman ได้ตรวจสอบสมมติฐานที่ไม่สำคัญที่สุด: เราอาจยังไม่ได้ค้นพบเชื้อโรคในสมัยโบราณ การวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ แต่ไม่น่าเป็นไปได้ นี่คือวิธีที่ผู้เขียนอธิบายเรื่องนี้: ประมาณ 0.36% ของสายพันธุ์แบคทีเรียที่รู้จักทำให้เกิดโรค (585 จากประมาณ 151,000 สายพันธุ์ที่รู้จักและไม่เพาะเลี้ยงซึ่งเป็นการประมาณการที่ต่ำมาก) สมมติว่าความหลากหลายในอาร์เคียนั้นใกล้เคียงกัน เราควรระบุบางสายพันธุ์ (ผู้เขียนประมาณ .0036 x 4,508 สปีชีส์ของอาร์เคีย = 16) สปีชีส์โบราณที่ก่อให้เกิดโรค การคำนวณที่ค่อนข้างหลังซองนี้ค่อนข้างหยาบและเต็มไปด้วยสมมติฐาน: หนึ่งคือความหลากหลายในหมู่อาร์เคียที่รู้จักนั้นเหมือนกับแบคทีเรียที่รู้จัก มีการค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่ามีความหลากหลายทางทะเลขนาดใหญ่ของ mesophilic archaea ซึ่งเรามีเพียงข้อมูลเมทาจิโนมิก (ลำดับดีเอ็นเอที่กระจัดกระจาย) นอกจากนี้ อาจมีโรคมากมายที่เราไม่รู้อะไรเลย เพียงเพราะว่าการสำรวจสำมะโนชีวิตของเราบนโลกนี้ยังไม่สมบูรณ์นัก อาร์เคียเหล่านี้บางส่วน (และแบคทีเรียเหล่านี้อีกมาก) อาจเป็นเชื้อโรค มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ไม่ได้รับการระบุเช่นนั้น ในที่สุด ในอดีต แบคทีเรียทำให้เรามีอคติในการมองหาเชื้อโรค แบคทีเรียเริ่มต้นจากสาขาวิชาการแพทย์ และจนถึงทุกวันนี้ แผนกจุลชีววิทยาหลายแห่งยังตั้งอยู่ในโรงเรียนแพทย์ของมหาวิทยาลัย ในทางกลับกัน อาร์เคียได้รับการศึกษาโดยนักจุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อมเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งไม่ได้มองหาเชื้อโรคที่จำเป็น แต่มีความสนใจในวัฏจักรชีวเคมีและความหลากหลายของชีวิตมากกว่า แต่คำกล่าวอ้างนั้นทำให้เราขมวดคิ้วไม่เท่ากัน หนึ่ง รู้จักเชื้อโรคโบราณ? โอเค แปลกดี ค่อนข้างคุ้มค่าที่จะดู แม้ว่าจำนวนอาร์เคียที่เราตรวจสอบได้อาจมีน้อยเกินไป

แล้วเกิดอะไรขึ้นกันแน่?

แบคทีเรียไม่ฆ่าคน แบคทีเรียฆ่าคน?

เบาะแสอาจอยู่ในการจัดเรียงยีนของความรุนแรงในจีโนมของแบคทีเรีย ยีนที่มีความรุนแรงเป็นยีนที่สร้างรหัสสำหรับโปรตีนที่ปล่อยให้แบคทีเรียบุกรุกร่างกายของเรา ทำให้เกิดโรค และหลีกเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันและยาต่างๆ ยีนเหล่านี้จำนวนมากได้รับการยอมรับว่าเป็นยีนเคลื่อนที่: พวกมันสามารถกระโดดไปด้วยกันจากโรคที่ก่อให้เกิดความเครียดไปสู่สายพันธุ์ที่ไม่เป็นพิษเป็นภัย ทำให้ยีนหลังนี้กลายเป็นสายพันธุ์ที่มีความรุนแรง ในหลายกรณี พวกมันสามารถกระโดดข้ามสายพันธุ์ต่างๆ ได้ เวกเตอร์ที่นำยีนเหล่านั้นมักจะเป็นไวรัสแบคทีเรียหรือแบคทีเรีย เมื่อไวรัสบุกรุกแบคทีเรีย มันสามารถดูดซับ DNA บางส่วนและรวมเข้ากับจีโนมของมันเองได้ ต่อมา DNA นี้อาจถูกฝากไว้ในแบคทีเรียอีกตัวหนึ่ง โดยเปลี่ยนสายพันธุ์ที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยให้กลายเป็นสายพันธุ์ที่มีความรุนแรง กระบวนการเคลื่อนย้าย DNA ระหว่างแบคทีเรียกับไวรัสเรียกว่า การถ่ายโอนและไวรัสยังอาจทิ้ง “ลายนิ้วมือ” ที่เฉพาะเจาะจงไว้ใน DNA ที่แปลงสัญญาณ

การถ่ายโอนข้อมูลทั่วไป ที่มา: Indian River State College

บางคนอาจกล่าวได้ว่าแบคทีเรียก่อโรคจริง ๆ แล้วเป็นพาหนะที่ช่วยให้แบคทีเรียแพร่ขยายพันธุ์ ยังดีกว่า แบคทีเรียและแบคทีเรียทั้งสองสามารถถูกมองว่าเป็นพาหนะเพื่อช่วยให้ยีนที่มีความรุนแรงเพิ่มจำนวนขึ้น

อย่างไรก็ตาม เท่าที่เราทราบ แบคทีเรียไม่บุกรุกอาร์เคีย Archaea มีไวรัสในตัวเอง แต่พวกมันต่างจากแบคทีเรีย อาร์เคียเป็นโดเมนที่แยกจากกันของชีวิต และสิ่งที่เป็นปรสิตใดโดเมนหนึ่งก็ไม่เหมาะที่จะเป็นกาฝากอีกโดเมนหนึ่ง ท้ายที่สุดแล้วไวรัสที่บุกรุกยูคาริโอตก็ค่อนข้างแตกต่างจากแบคทีเรีย (นอกจากนี้ นี่คือสิ่งที่ทำให้แบคทีเรียเป็นแนวคิดที่น่าสนใจในฐานะวิธีการรักษาต้านแบคทีเรีย ท้ายที่สุดแล้ว หากเราสามารถท่วมร่างกายมนุษย์ด้วยไวรัสที่แพร่เชื้อเฉพาะแบคทีเรีย ยิ่งกว่านั้น เฉพาะแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคเฉพาะที่ทิ้งเราไว้ จำเป็นต้องได้รับอันตรายซึ่งจะทำให้ได้กระสุนเงินที่ยอดเยี่ยม แต่การรักษา bacteriophage นั้นเป็นเรื่องสำหรับโพสต์อื่น) ความแตกต่างอยู่ที่รูปร่าง ชีวเคมี และในจีโนม มีความคล้ายคลึงกันเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยในลำดับจีโนมของไวรัสอาร์คีลและแบคเทอริโอฟาจ ไม่เป็นที่ทราบกันดีว่าแบคทีเรียแพร่ระบาดในอาร์เคียและในทางกลับกัน ที่กล่าวว่าเรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับความหลากหลายของแบคทีเรียและแทบไม่มีอะไรเกี่ยวกับไวรัสโบราณ

เรารู้ว่าอาร์เคียมีชีวเคมีของผนังเซลล์ที่แตกต่างจากแบคทีเรียมาก และไม่มีโปรตีนตัวรับที่แบคทีเรียใช้ในการแพร่เชื้อ ดังนั้น แบคเทอริโอฟาจจึงไม่สามารถแพร่เชื้อไปยังอาร์เคียได้ ไม่สามารถถ่ายทอดยีนที่มีความรุนแรงได้ และไม่สามารถถ่ายทอดความรุนแรงได้ Gill และ Brinkman นำเสนอความรุนแรงจากมุมมองของแบคทีเรีย 8217 (หรือมากกว่ายีน bacteriophage's 8217): ทั้งแบคทีเรียและโฮสต์ของพวกมันเป็นพาหนะสำหรับการขยายพันธุ์ยีนของแบคทีเรีย กลไกวิวัฒนาการที่ค่อนข้างซับซ้อน

แต่ทำไมอาร์เคียยังไม่พัฒนาความรุนแรงของมันเอง โดยไม่ขึ้นกับแบคทีเรีย? ไวรัสโบราณคดีจะพัฒนากลไกที่คล้ายกันหรือไม่? ผู้เขียนอ้างว่าเหตุผลก็คือวิวัฒนาการของความรุนแรงนั้นเป็นเหตุการณ์ที่หายาก พวกเขาโต้แย้งว่าวิวัฒนาการของความรุนแรง อย่างน้อยชนิดทุติยภูมิที่แพร่โดยไวรัสนั้นเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน ดังนั้นจึงหาได้ยาก ความเห็นของฉันในข้อโต้แย้งนี้ ใช่ อาจเป็นเรื่องจริงสำหรับไวรัสที่แพร่โดยฟาจ แต่ทั้งแบคทีเรียและยูคารียาได้พัฒนากลไกการก่อโรคโดยไม่ขึ้นกับไวรัส ซึ่งรวมถึงกลไกที่หลากหลายซึ่งดูเหมือนว่าจะมีวิวัฒนาการอย่างอิสระ ดังนั้น ความรุนแรงในตัวมันเองไม่ได้หายากนัก แม้ว่าชนิดของยีน-เกาะอาจจะ

โดยรวมแล้วเป็นบทความที่กระตุ้นความคิดซึ่งน่าอ่านมาก ผู้เขียนมีคุณสมบัติตามสมมติฐานอย่างมาก โดยรู้ว่าแบคทีเรีย อาร์คีอัล และไวรัสของพวกมัน มีสิ่งแปลกปลอมที่ไม่รู้จัก ดังที่กวีนิพนธ์ต่อไปนี้แสดงให้เห็น:

ที่ไม่รู้จัก
อย่างที่เราทราบกันดีว่า
มีคนรู้จัก.
มีบางสิ่งที่เรารู้ว่าเรารู้
เราก็รู้
มีสิ่งที่ไม่รู้จัก
กล่าวคือ
เรารู้ว่ามีบางอย่าง
พวกเราไม่รู้.
แต่ยังมีสิ่งที่ไม่รู้จักอีกด้วย
ที่เราไม่รู้จัก
เราไม่รู้หรอก

—โดนัลด์ รัมส์เฟลด์ 12 ก.พ. 2545 การสรุปข่าวกระทรวงกลาโหม

Gill, E. และ Brinkman, F. (2011) การขาดเชื้อโรคตามสัดส่วน: ไวรัส/ฟาจเป็นกุญแจสำคัญหรือไม่? BioEssays, 33 (4), 248-254 DOI: 10.1002/bies.20000091


ตอนที่ 2: แบคทีเรียและอาร์เคีย

ทั้งแบคทีเรียและอาร์เคียเป็นโปรคาริโอต แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้พวกมันคล้ายกันมาก แต่ก็มีลักษณะพิเศษมากมาย

แบคทีเรียมีลักษณะดังต่อไปนี้:

  • ไม่มีออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน
  • DNA แบบวงกลมเส้นเดียวที่ไม่มีโปรตีนฮิสโตนที่เกี่ยวข้อง
  • แบคทีเรียส่วนใหญ่มีผนังเซลล์แข็งซึ่งประกอบด้วยเปปติโดไกลแคน (เมทริกซ์คาร์โบไฮเดรตที่เชื่อมโยงกับหน่วยโพลีเปปไทด์)

Archaeans มีลักษณะดังต่อไปนี้:

  • ไม่มีออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน
  • DNA แบบวงกลมเส้นเดียวที่มีโปรตีนฮิสโตนที่เกี่ยวข้อง
  • เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยสายโซ่ไอโซพรีน

ฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดที่ค้นพบบนโลกเป็นฟอสซิลที่มีอายุเก่าแก่ถึง 3.8 พันล้านปีก่อน

ขั้นตอน

  1. รับเฟิร์นน้ำหนึ่งชิ้นแล้ววางบนสไลด์แก้วที่มีหยดน้ำ ใช้ใบมีดด้านเดียวหั่นเฟิร์นน้ำเป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้ววางใบปะหน้าไว้ด้านบน
  2. ค้นหาไซยาโนแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ร่วมกันที่เรียกว่า อนาบาเนะ ที่อาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของเฟิร์นน้ำภายใต้การสแกน (40X) ต่ำ (100X) และกำลังสูง (400X)
  3. โฟกัสอย่างระมัดระวังโดยใช้ปุ่มปรับโฟกัสแบบละเอียดเท่านั้น จนกว่าคุณจะเห็นเซลล์แบคทีเรีย

คำถามในห้องปฏิบัติการ

วาดหลายเซลล์เชื่อมต่อกันเป็นลูกโซ่ สำหรับการเปรียบเทียบขนาด ให้วาดเซลล์เฟิร์นน้ำหนึ่งเซลล์ถัดจากเซลล์ Anabeana ทำไมเซลล์ Anabeana ถึงมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับเซลล์เฟิร์นน้ำ?


บรรณาธิการฉบับพิเศษ

สาขาวิชาการวิจัยโบราณคดีได้ขยายและมีความหลากหลายอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โดยมีการพัฒนาใหม่ๆ ที่น่าตื่นเต้นมากมาย วัตถุประสงค์ของฉบับพิเศษนี้คือการรวบรวมบทความที่เป็นตัวแทนของการพัฒนาล่าสุดเหล่านี้ และเพื่อให้การปรับปรุงโฟกัสที่คุณลักษณะเฉพาะและคุณสมบัติของอาร์เคียและไวรัสของอาร์เคีย

ศ.ดร.โรเจอร์ เอ.การ์เร็ตต์
ศ.ดร.บอนช์-ออสโมลอฟสกายา
ศ.ดร.ดอน เอ.โควัน
บรรณาธิการรับเชิญ

ข้อมูลการส่งต้นฉบับ

ควรส่งต้นฉบับทางออนไลน์ที่ www.mdpi.com โดยการลงทะเบียนและลงชื่อเข้าใช้เว็บไซต์นี้ เมื่อคุณลงทะเบียนแล้ว ให้คลิกที่นี่เพื่อไปยังแบบฟอร์มการส่ง สามารถส่งต้นฉบับได้จนถึงกำหนดเวลา เอกสารทั้งหมดจะได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อน เอกสารที่ได้รับการยอมรับจะได้รับการตีพิมพ์อย่างต่อเนื่องในวารสาร (ทันทีที่ได้รับการยอมรับ) และจะแสดงไว้ด้วยกันในเว็บไซต์ฉบับพิเศษ ขอเชิญชวนบทความวิจัย บทความทบทวน ตลอดจนการสื่อสารสั้นๆ สำหรับเอกสารที่วางแผนไว้ สามารถส่งชื่อเรื่องและบทคัดย่อสั้น ๆ (ประมาณ 100 คำ) ไปที่กองบรรณาธิการเพื่อประกาศบนเว็บไซต์นี้

ต้นฉบับที่ส่งมาไม่ควรได้รับการตีพิมพ์ก่อนหน้านี้ และไม่ควรถูกพิจารณาให้ตีพิมพ์ในที่อื่น (ยกเว้นเอกสารการดำเนินการประชุม) ต้นฉบับทั้งหมดได้รับการอ้างอิงอย่างถี่ถ้วนผ่านกระบวนการตรวจสอบแบบ peer-blind single-blind คำแนะนำสำหรับผู้แต่งและข้อมูลที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ สำหรับการส่งต้นฉบับมีอยู่ในหน้าคำแนะนำสำหรับผู้เขียน จุลินทรีย์ เป็นวารสารรายเดือนระดับนานาชาติที่ผ่านการตรวจสอบโดย peer-reviewed เผยแพร่โดย MDPI

โปรดไปที่หน้าคำแนะนำสำหรับผู้เขียนก่อนที่จะส่งต้นฉบับ ค่าดำเนินการบทความ (APC) สำหรับการตีพิมพ์ในวารสารการเข้าถึงแบบเปิดนี้คือ 2,000 CHF (ฟรังก์สวิส) เอกสารที่ส่งควรมีรูปแบบที่ดีและใช้ภาษาอังกฤษได้ดี ผู้เขียนอาจใช้บริการแก้ไขภาษาอังกฤษของ MDPI ก่อนตีพิมพ์หรือระหว่างการแก้ไขผู้แต่ง


หลักสูตรชีววิทยาออนไลน์พร้อมห้องปฏิบัติการเพื่อเครดิตวิทยาลัย

วันนี้คุณจะได้เรียนรู้

  • ไวรัสคืออะไร?
  • ไวรัสส่งผลต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างไร?
  • ไวรัสและไวรอยด์มีผลต่อพืชอย่างไร?
  • เชื้อสายแบคทีเรียที่สำคัญมีอะไรบ้าง?
  • แบคทีเรียส่งผลต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างไร?
  • อาร์เคียถูกค้นพบได้อย่างไร?
  • อาร์เคียอาศัยอยู่ที่ไหน
  • Ch 19 บทสรุป

ลิงค์บรรยาย

ตรวจสอบลิงค์การบรรยายทั้งหมดที่มีอยู่ในหน้านี้

Ch 19 เอกสารแจก ไฟล์ PDF
โรคระบาดแพร่กระจายอย่างไร วีดีโอ

คำถามประจำวันนี้

ตอบคำถามด้านล่างหลังจากที่คุณผ่านวิดีโอบรรยายนี้โดยคลิกที่คำตอบที่ถูกต้อง ฉันรวบรวมคำตอบของนักเรียนเพื่อวัตถุประสงค์ในการตรวจสอบเท่านั้น คำตอบของคุณไม่ได้รับการให้คะแนน และชื่อของคุณจะไม่เปิดเผยตัว

คุณชอบอะไรเกี่ยวกับบทเรียนนี้มากที่สุด เลื่อนลงและปล่อยให้คำตอบของคุณในช่อง “ความคิดเห็น” ด้านล่าง


สรุปข้อสังเกต

ความพร้อมใช้งานของจีโนมอ้างอิงจากกลุ่มที่ไม่ได้เป็นตัวแทนก่อนหน้านี้ เช่น Methanomassiliicoccales สำหรับการวิเคราะห์เมตาเจโนมิก ตลอดจนไพรเมอร์ยีน 16S rRNA ที่ดีกว่า ควรปรับปรุงการตรวจหาอาร์เคียในการศึกษาไมโครไบโอมของมนุษย์ การปรับปรุงนี้เป็นไปอย่างทันท่วงที เนื่องจากอาร์เคียยังคงเป็นส่วนเล็กๆ ที่ตรวจพบและมีการศึกษาน้อยในไมโครไบโอมของมนุษย์ และส่วนใหญ่ยังไม่ทราบถึงประโยชน์ต่อสุขภาพหรือโรคของมนุษย์ ช่องว่างความรู้นี้ควรได้รับการแก้ไขในอนาคตอันใกล้นี้เพื่อแจ้งให้แพทย์ทราบ ซึ่งหลายคนไม่ทราบถึงสิ่งมีชีวิตเหล่านี้โดยสิ้นเชิง แม้ว่าจะไม่มีการศึกษาทางคลินิกของมนุษย์ที่ศึกษาผลกระทบของสแตตินในร่างกายต่ออาร์เคียในไมโครไบโอมของเรา แต่ผลในหลอดทดลอง [60] ขอแนะนำอย่างยิ่งว่ายาเหล่านี้สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของอาร์เคียในร่างกายมนุษย์ได้ แม้ว่าความเข้มข้นในการยับยั้งที่รายงานสำหรับอาร์เคียในหลอดทดลอง (4 มก./ลิตร, ประมาณ 10 ไมโครโมล/ลิตรสำหรับโลวาสแตติน [60]) สูงกว่าระดับการไหลเวียนของเลือด (9.4 นาโนโมล/ลิตร [61]) มาก) ระดับในลำไส้อาจ จะสูงขึ้นมาก นอกจากนี้ ในช่องที่มีการแข่งขันสูง เช่น ลำไส้ใหญ่ การยับยั้งการเจริญเติบโตเพียงบางส่วนก็อาจทำให้สูญพันธุ์ได้ ในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา การใช้สแตตินกำลังเพิ่มสูงขึ้น และมากกว่าหนึ่งในสามของผู้ที่มีอายุ 65 ปีใช้ยาเหล่านี้เพื่อลดผลกระทบจากการลดโคเลสเตอรอล โดยไม่ทราบว่าในขณะเดียวกันก็ใช้ยาต่อต้าน ตัวแทนโบราณ ในขณะนี้ มีหลักฐานเพียงเล็กน้อยว่าการกำจัดอาร์เคียที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์ (และอาจมีการรวมกลุ่มของแบคทีเรีย) จะเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ยกเว้นโรคปริทันต์ที่เป็นไปได้ ดังนั้น ก่อนที่อาร์เคียจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของ "จุลินทรีย์มนุษย์ที่หายไป" [62] อย่างน้อยเราควรรู้ว่าเราจะคิดถึงพวกมันเมื่อหายไปหรือไม่


ดูวิดีโอ: Virusi - Trenutak spoznaje. (มกราคม 2022).