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(来源:juebukeyi)
如果你以为“会感染人的微生物”只有细菌、真菌和病毒,那这个家伙可能要让你意外了——科学家发现,一种丢了光合作用的绿藻,竟然也能感染人类。
它叫威氏无绿藻(Prototheca wickerhamii),一种机会性致病菌,平时藏在污水、土壤、动物粪便甚至树黏里。污水中它的密度能高达每毫升100万个细胞,却很少被人注意。免疫力正常的人基本不用担心,但一旦身体出现“漏洞”——比如皮肤有伤口、长期用激素、有糖尿病或肿瘤——它就可能趁虚而入。
最常见的是皮肤感染。接触污染水源几周后,四肢、面部冒出红斑、结节,严重时发展成溃疡、疣状损害,又痒又灼。如果误伤关节,可能引发鹰嘴滑囊炎,抽出来的囊液甚至带血。免疫力极度低下的人,它会扩散到全身,从鼻咽黏膜一直烂到食管、舌头,甚至引发血流感染,死亡率很高。长期接触水的渔民、水产从业者也要留心——曾有患者脚趾感染,被误诊为痛风,折腾很久才发现是它在作怪。
它的入侵方式很“直接”:外伤接种。皮肤有微小伤口时,接触污染的水或泥土,它顺势钻进去,在局部疯狂繁殖,引起慢性肉芽肿炎症,让皮肤出现红斑、溃疡。它的基因组里还藏着不少“武器”:糖苷水解酶能分解人体多糖,蛋白酶能穿透组织,假尿苷合酶还能逃避免疫识别。这些手段让它能在人体里抢夺营养、抵御攻击,甚至像真菌一样调节自身基因,适应缺氧和氧化应激的环境。
最让人意外的是,这个“致病恶魔”的祖先,其实是靠光合作用过日子的绿藻。
它本来和小球藻是近亲,却在演化中一步步丢掉了光合能力,变成了只能靠分解有机物生存的“专性异养生物”。科学家发现,它的基因组里几乎找不到任何完整的光合基因,只留下一点点电子传递的“残片”。
更有意思的是,这种“弃光合、走寄生”的路线,在绿藻家族里至少独立发生了三次。为了适应寄生生活,它的基因组变得格外紧凑,丢掉大量无用重复序列,却保留了并进化出很多代谢酶和毒力相关基因,让它在污水、土壤和人体之间切换自如。
它还很会“模仿真菌”。长得像酵母,致病方式也像真菌,所以一直被归为“类真菌病”,治疗时也主要靠抗真菌药。
别看它个头小,其实是环境里的“隐形刺客”,就潜伏在污水和泥土里。
不过也不用太担心。及时处理皮肤伤口,避免接触不明污水和泥土,免疫力低下的人群多加防护,基本就能躲开它。
科学家对它的基因组和演化研究也在一步步揭开它的秘密,相信未来会找到更有针对性的治疗方法,让这个“假真菌”再也藏不住。
题目:
威氏无绿藻(Prototheca wickerhamii)是一类无叶绿素的无色绿藻,既是人类原壁菌病的首要致病菌,也能与佐氏原壁菌共同导致奶牛乳腺炎,造成产奶量下降、乳腺损伤等经济损失,且常规抗生素对其无效。多烯类抗真菌药(如两性霉素 B、制霉菌素)是治疗人类原壁菌感染的常用药物,但牛源原壁菌对这类药物的敏感性尚不明确;同时,威氏无绿藻的祖先为光合藻类,后因演化丢失光合能力,其与近缘藻类的亲缘关系、演化过程中基因家族的变化也存在争议。
表 1 牛乳腺分离株威氏无绿藻和佐氏原壁菌的最小抑菌浓度
抗真菌药物
菌株类型
MIC₅₀(μg/mL)
MIC₉₀(μg/mL)
浓度范围(μg/mL)
两性霉素 B
佐氏原壁菌(8 株)
0.244~0.976
制霉菌素
佐氏原壁菌(8 株)
0.122~1.953
两性霉素 B
威氏无绿藻(1 株)
制霉菌素
威氏无绿藻(1 株)
注:“-” 表示因测试菌株仅 1 株,无需计算 MIC₅₀和 MIC₉₀
表格相关关键概念
最小抑菌浓度(MIC):指能完全抑制微生物生长的最低药物浓度,MIC 值越低,说明微生物对该药物越敏感;
- MIC₉₀
:抑制 90% 测试菌株生长的药物浓度;
多烯类抗真菌药:一类能破坏微生物细胞膜结构、发挥抑菌作用的药物,常用于治疗真菌或类真菌微生物感染。
(1) 分析表格数据,佐氏原壁菌对__________的敏感性更高,判断依据是其 MIC₉₀值更低,该药物的 MIC₉₀为__________μg/mL。
(2) 与佐氏原壁菌相比,威氏无绿藻对两种药物的敏感性均__________,具体表现为其对两性霉素 B 的 MIC 值(7.812μg/mL)__________佐氏原壁菌对应的 MIC₉₀值。
(3) 某奶牛场出现佐氏原壁菌引发的乳腺炎,现有浓度为 1.0μg/mL 的两性霉素 B 和制霉菌素,应优先选择__________,理由是该浓度高于其 MIC₉₀,能有效抑制大部分菌株生长。
演化树相关关键概念
演化树(系统发育树):像 “家族树” 一样,展示不同物种的亲缘关系,分支越近的物种亲缘关系越近;
分化时间:不同物种从共同祖先分离、独立演化的时间,单位为 “百万年前(Mya)”;
基因家族扩张:某类功能相关的基因数量增多,通常与物种适应特定环境(如致病)相关,在图中用绿色标注;
基因家族收缩:某类功能相关的基因数量减少,通常是物种丢失无用功能(如光合)导致,在图中用红色标注。
(4) 演化树中,原壁菌属(Prototheca属)与哪两个物种__________的亲缘关系更近,核心依据是二者属于同一分支,分支距离__________(近/远)。
(5) 威氏无绿藻 83 个呈绿色标注(扩张)的基因最可能与__________相关,理由是其已丢失光合能力,扩张基因多为适应核心新功能所需。
答案
(1) 两性霉素 B;0.976
(2) 更低;高于
(3) 两性霉素 B
(4) Auxenochlorella protohecoides和prototheca cutis;近
(5) 致病能力(或宿主适应能力)
参考文献
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Bakuła Z, Gromadka R, Gawor J, et al. Sequencing and analysis of the complete organellar genomes of Prototheca wickerhamii[J]. Frontiers in plant science, 2020, 11: 1296.
Ramadán S, Bulacio L, Dalmaso H, et al. First report of canine protothecosis caused by Prototheca wickerhamii in Argentina. Brief literature review[J]. Revista Argentina de Microbiología, 2025.
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