瘟疫细菌可能隐藏在普通的土壤或水微生物中,等待出现
鼠疫是一种高度传染性的疾病,在过去1400年里已经导致数百万人死亡。疫情仍然零星地发生在全球36个国家.也许周围瘟疫的最伟大的遗迹之一是它在爆发之间的存在和地点。
和其他许多病原体一样细菌导致瘟疫,yersinia pestis.那在长时间无法生存在环境中没有保护。尽管如此,鼠疫仍在许多地方不断爆发。这表明,细菌能够找到避难所,并存活数年爆发之前再次出现,看似脱离了,开始了另一个感染周期。了解它们的藏身之处以及它们如何生存和重新出现对于防止未来的疫情爆发至关重要。
我们最近研究在科罗拉多州立大学进行的研究传染病研究中心表明Amoebae.- 吃细菌的常见土壤和水性微生物 - 可以在爆发之间保护这种危险病原体的作用。这种关系可能会给瘟疫细菌在条件前对另一个爆发发生的地方复制和竞争他们的时间。
一个古老而神秘的杀手
鼠疫导致了三个致命的全球流行病.查士丁尼的瘟疫在541和750年之间杀死了数百万人拜占庭帝国。接下来,臭名昭着的黑死病从1330年到1480年,他们蹂躏了亚洲和欧洲的大部分地区,杀死了大约30%的欧洲人。最近,鼠疫再次出现在中国1855年,在全世界蔓延到全世界的港口,造成约1200万人。在这些事件之间发生了成千上万的小爆发。
理解鼠疫如此困难的部分原因是它的传染能力超过250个哺乳动物和许多物种的昆虫通过多条传输路线。例如,可以通过感染的跳蚤或通过感染的动物咳出的细菌来传递通过咬合。
鼠疫的爆发也发生在非常不同的环境中。它们包括美国西部的草原生态系统、马达加斯加中部的高原森林和中国西部的温带沙漠。所有这些地区的特征很少统一,这一事实可能表明鼠疫细菌在使用每个地方都有不同的生存机制.然而,一个统一因素是在土壤中存在amoebae。
丰富的主持人
Amoebae是单细胞微生物,其在全球几乎所有的土壤和水体中生活在全球。他们喂细菌,但科学家们发现一些细菌是不易被变形虫消化的.有趣的是,他们包括鼠疫最接近的祖先那Y.Psudotuberculosis.和Y.肠道罗密亚.
与变形虫一起生活在土壤中,需要这些细菌进化出避免被吃掉的方法。鉴于这种进化历史,我们的研究小组假设鼠疫是从什么时候进化而来的Y.Psudotuberculosis.大约10,000至40,000年前,它可能保留了在amoebae内部生存的能力。
天然疾病孵化器
为了测试我们的假设,我们从科罗拉多州东北部的草原狗挖州收集土壤样本,因为草原狗是已知的瘟疫。这涉及发现经历过的草原犬殖民地瘟疫爆发并将长期柔性探头插入洞穴中以收集来自深度内的样品,同时避免从洞穴中出现的潜在传染性跳动。在从我们实验室中的土壤中分离amoebae后,我们确定了五种用于未来实验的物种。
下一步是确定瘟疫细菌如何与我们鉴定的各种Amoeba物种相互作用。在特殊的高储物实验室中,旨在防止危险的病原体意外逃脱,我们组合Amoebae和各种瘟疫细菌的瘟疫细菌。疾病控制的中心实验室在科罗拉多州柯林斯堡。我们使用了一种遗传改变的瘟疫,荧光荧光荧光,以确定通过在高功率显微镜下观察它们来摄取脓疱细菌。
接下来我们使用透射电子显微镜来获得感染的amoebae内部的更详细的图像。这揭示了瘟疫细菌活着并且可能复制。为了确认这一点,我们在不同的时间点选择性地破解了感染的amoebae,以比较内部的细菌数量。我们的结果是第一个证明瘟疫细菌能够在Amoebae内存生存和复制的瘟疫细菌。
下一个挑战是了解鼠疫细菌在变形虫体内能存活多久。变形虫生命周期的一部分包括转变为囊肿——这是它可以做到的一种形式休眠长达20年在它进行复活并恢复进食和繁殖之前。这使得它能够在不利的环境条件下存活,例如极端温度或干旱。如果瘟疫细菌可以存活在休眠症囊肿多年内,这可以解释它们在爆发之间的持续性和地点。
Amoebae担任疾病训练场
Amoebae已经认识到他们的潜在作用保护那放大或指导超过225个其他细菌,病毒和真菌的演变。着名的,假设他们在第一个已知的爆发中发挥了作用军团病1976年通过提供保护空间军团国细菌繁殖。Amoebae还可以充当病原体的运输血管,使细菌能够进入和感染新的宿主。
一些科学家假设,变形虫可以引导无害的细菌进化成危险的病原体。这背后的原因是变形虫和巨噬细胞非常相似白血细胞哺乳动物负责发现并杀死入侵的细菌。如果无害的土壤细菌进化出在变形虫体内生存和繁殖的能力,那么它们也可能在构成我们免疫系统的白细胞中也能这样做,从而成为新的人类病原体。
变形虫就像训练场地“为了演变危险的病原体像瘟疫一样符合科学家已经了解人类瘟疫感染的东西。在人类病例中,瘟疫被白细胞吞没,但有进化出一种避免毁灭的方法通过逃避细胞负责消化的部分。然后它在白细胞内繁殖,然后离开并传播到整个人体。
这个过程几乎与我们在Amoebae中观察到的研究团队的过程相同。这种能力是否避免破坏和繁殖的白血细胞 - 在许多人类病原体中发现 - 从古代土壤中的细菌学习剥削amoebae?也许练习真的确实完美无缺。
病原体 - 封闭的amoebae可能是严重的公共卫生威胁,因为我们目前无法在环境中有效地监测它们或预测它们可能会释放传染性代理人。它们还可能构成生物安全威胁,即敌对能力可以用于分散现有病原体或创建新的病原体。我们需要更多关于复杂的相互作用的研究,使病原体生存,传播和发展,以便我们可以学会预测和预防疾病爆发及其后果。
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