基尔大学与马克斯·普朗克进化生物学研究所(MPI-EvolBio)的研究人员近日发布一项研究,探讨真菌在全球变化背景下适应人体并可能成为新兴病原体的机制。研究指出,一些与人类相关的有害真菌与其土壤中无害近缘种在遗传组成上差异不大,但在将遗传信息转化为特定蛋白质的效率方面存在显著不同,这种差异可能帮助真菌更快适应富含脂质的哺乳动物体内环境。
研究团队表示,随着全球变化及气温上升,真菌感染在全球范围内呈增加趋势,对农作物、野生动物及人类健康构成威胁。多数真菌物种本身无害,并在生态系统中承担分解有机物、释放养分等功能;也有部分物种属于机会性人类病原体,尤其在宿主免疫系统受损时,可能定殖人体并引发严重感染。
在这项由基尔大学及MPI-EvolBio环境基因组学组负责人Eva Stukenbrock教授牵头的研究中,团队聚焦毛霉目(Trichosporonales)多种真菌物种,该类群同时包含对人类无害与有害的成员。研究人员对通常生活在土壤中的无害物种与生活在哺乳动物体内的有害物种进行基因组比较后发现,双方并未呈现预期中的“毒力基因”显著差异。

论文第一作者、Stukenbrock团队博士后研究员Marco Guerreiro表示,研究最初假设病原真菌可能拥有产生毒素、攻击人体细胞或抵抗免疫系统的特定基因,但比较结果显示,病原与无害物种在基因层面“惊人地相似”。团队进一步将差异指向基因表达的后期环节——翻译过程,即氨基酸组装成蛋白质的速度。
研究称,病原真菌在脂肪代谢相关蛋白的生产上形成了更高效的策略。由于脂质在哺乳动物体内更为丰富、而在外部环境中相对稀少,这种“更快生产脂肪代谢蛋白”的能力被认为有助于真菌迅速适应人体并在其中生长。
研究人员解释,翻译速度与mRNA中的密码子信号与tRNA分子的匹配程度有关。研究发现,在病原真菌中,tRNA与密码子的匹配更为理想,研究团队认为适应性进化可能改变了两者的组成,从而优化脂肪代谢相关蛋白的生成效率。

团队还在实验室条件下验证了这一遗传优化的效果:在富含脂质的培养条件中,脂肪代谢受调控的真菌表现出更快的适应速度与更好的生长表现。研究人员据此认为,该机制可能为真菌从环境栖息地向人体环境转变提供优势。
研究团队指出,由于无害与有害物种在遗传组成上总体相近,真菌向人类病原体转变的门槛可能低于此前假设。该研究由来自布伦瑞克、波鸿和伊利诺伊的合作者共同参与,并已发表于《自然通讯》。
研究还提到,在抗真菌药物耐药性增加的背景下,那些能够在人体温度下生存、但目前仍被视为无害的物种,可能更容易完成向病原体的转变。研究人员表示,下一步将尝试基于特定基因组特征识别具有潜在致病风险的真菌物种,以便在其成为更严重公共卫生问题前开展监测。
