近日，麻省理工大學(xué)E.  Alm領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)，全世界2,235組細(xì)菌基因組中的10,000個(gè)基因，正以"水平基因轉(zhuǎn)移(HGT)"的方式自由流動(dòng)。這說明所有細(xì)菌在一個(gè)由全世界細(xì)菌基因組組成的大網(wǎng)絡(luò)上頻繁地交換著遺傳物質(zhì)。這一研究成果發(fā)表在10月30號(hào)的網(wǎng)絡(luò)版雜志《自然》上。

科學(xué)家很早就知道HGT，它是細(xì)菌的一種很古老的行為--來自不同支系的細(xì)菌通過交換，獲得從父母那里得不到的遺傳信息。如果交換到的基因能使細(xì)菌具備有用的特征，則這一基因受到正選擇會(huì)傳遞給它的后代。但到底交換了多少信息，速度有多快？該研究組的工作表明基因隨著細(xì)菌繁殖以相當(dāng)大的范圍和速度在擴(kuò)散。

有時(shí)候這對(duì)人類構(gòu)成威脅，比如獲得抗藥性基因的細(xì)菌（\"超級(jí)細(xì)菌(superbugs)\"）。他們此次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)抗藥性的基因出現(xiàn)在人類共生菌的六成的基因轉(zhuǎn)移中。這種抗藥性基因可能是在工業(yè)化農(nóng)業(yè)的抗生素濫用中產(chǎn)生的。牲畜共生菌和人類共生菌中有42個(gè)相同的抗藥性基因，也就是說這兩類細(xì)菌共享一個(gè)基因庫(kù)，盡管10億年的進(jìn)化早該讓牛身上的細(xì)菌和人身上的細(xì)菌分道揚(yáng)鑣。向動(dòng)物的食物中加入預(yù)防疾病的抗生素，可以促進(jìn)其生長(zhǎng)，防止高密度養(yǎng)殖的牲畜和家禽內(nèi)部的疾病傳播。雖然許多歐洲國(guó)家已經(jīng)明令禁止，但在美國(guó)還很普遍。根據(jù)聯(lián)邦藥物管理局（the  Federal  Drug  Administration）的報(bào)告，2009年在美國(guó)銷售的3.3千萬(wàn)磅抗生素中80%用于農(nóng)業(yè)，里面就包括通常作為人類藥物的青霉素，四環(huán)素。

另外還發(fā)現(xiàn)了抗藥性基因跨國(guó)轉(zhuǎn)移的43個(gè)例子。這說明，一旦一個(gè)基因攜帶某個(gè)特征進(jìn)入人類共生菌的基因庫(kù)，很快它就會(huì)傳播到國(guó)界之外，成為一個(gè)嚴(yán)重國(guó)際性問題。

Alm的研究組還發(fā)現(xiàn)，同一寄主的細(xì)菌之間，HGT發(fā)生更頻繁。具有相同的氧氣耐受力或相同的致病性，使它們占據(jù)相同的環(huán)境生態(tài)位，這比親緣關(guān)系相近或地理位置相近更能決定一個(gè)轉(zhuǎn)移基因是否能融入新的細(xì)菌基因組中。  研究組根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)則尋找能引起腦膜炎和其他疾病的基因，希望發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移和編碼這些特征的基因，未來藥物治療可能將以此為靶向。

美國(guó)科羅拉多大學(xué)的R.  Knight說，"這是一項(xiàng)有趣的工作，完整基因組序列的數(shù)據(jù)庫(kù)不斷擴(kuò)大，再配合大量細(xì)致的環(huán)境特征數(shù)據(jù)，就可能發(fā)現(xiàn)大尺度的進(jìn)化模式，那時(shí)我們就能以前所未有的視角來統(tǒng)觀地球上的所有微生物。"

研究組還在繼續(xù)這項(xiàng)研究，現(xiàn)在正在比對(duì)在同一寄主身上不同細(xì)菌間，和相同疾病、不同寄主的細(xì)菌間的交換速度有什么差異。他們也考察環(huán)境污染地區(qū)細(xì)菌的基因交換，期待那里有能消化重金屬的細(xì)菌。