破译细菌的基因密码

破译细菌的基因密码

细菌的基因结构

科学家们利用计算机辅助生物学技术，做了一次精彩的表演，他们破译了一种名叫幽门螺旋菌的全部基因结构。这种细菌容易导致胃溃疡或其他胃病。有趣的是，科学家们还意外发现它有许多狡猾的自我保护策略。

细菌的基因结构

幽门螺旋菌这种细菌是致使人类生病的罪魁祸首之一，而如今科学家们利用计算机这种新手段大大推动了对它的破译进程。世界上通常有一半人身上都生长着这种微生物，只是它们并不导致人们生病。据研究发现，美国有近30%的成年人和逾半数的超过65岁的老人体内存在幽门螺旋菌;在低收入的社会群体中则更为普遍。

弗朗西斯·图伯和由丁·克莱格·文特尔领导的位于马里兰州罗克维尔市的基因组研究所都为解开幽门螺旋菌基因组之谜作出了重大贡献。已破译的遗传基因组编码为研究者们提供了宝贵的参考资料。科学家们现在完全知道该细菌的组织器官都能做些什么和怎么做了，简直就像通晓敌人作战部署的大将军一样。这将大大有助于了解幽门螺旋菌的各种变异形式，了解由此导致的疾病，并研制出相应的治疗药品及疫苗。范德比尔特大学传染系主任马丁·布拉瑟博士对此评价说:“我认为这项成果意义非凡，它将在许多领域促进研究的进步。”

早在1983年以前，就有人提出幽门螺旋菌是胃溃疡病的诱因，时至今日，人们已认识到，它的确是导致90%此类疾病的诱因。可是1983年以后的10年间，常规的治疗思想始终认为，由紧张引发的胃酸过多是形成胃溃疡的病因，于是人们自然地采取了中和胃酸的方式来治疗此病，并生产出了相应的药物。

传统的观念是被名叫巴利·马歇尔和罗伯特·华伦的两位澳大利亚医生推翻的。他们采取了基于一种抗生素的治疗方法。然而美中不足的是，抗生素售价很高，特别是在胃溃疡频繁发生的发展中国家，人们不得不以更多样、更有效的治疗方法去满足不断增长的需要。

破译细菌的基因组编码尚是一种新的技术成果，还不能马上成为常规的技术方法。幽门螺旋菌基因组是第15个将被公布的细菌基因组，此外还有10余个与此类似的病原菌处于不同的破译状态和进程中。生物学家们期望，当已破译基因组中的关键物质可以利用之后，关于细菌自我防护和进化的细节就会更多地显露出来。

研究成果表明，他们研究的幽门螺旋菌共有1667867个DNA单位，这些显现指定遗传密码的化学物质外部排列着单环状染色体;沿着螺旋形DNA排列的就是1590个遗传基因的编码序列。由图伯博士带领的研究小组通过搜索电脑数据库已经发现了许多这样的遗传基因的功能。这种电脑数据库记录了其他有机体中已知功能基因的DNA排序。通过比较幽门螺旋菌遗传基因与记录在案的其他已知遗传基因，图伯博士猜测到了前者的许多功能，也了解到了前者操纵整个细菌予以实施的自我防护策略。

这种基于电脑的研究方式，包括了从遗传基因到组织机能方面的内容，与微生物学家传统的研究策略截然相反，它已经深入到研究微生物的特性及其遗传基因。由于运用了已知一切手段，这种计算机辅助方式大大促进了研究进程。

幽门螺旋菌是一种非常奇特的微生物，在胃这样的酸性恶劣环境中也能迅速繁殖。为避免被液体冲走，它需要钻入胃壁并粘在细胞上。此外，它还必须防御来自免疫系统的不断攻击。图伯博士的研究小组已经发现了发挥这些功能的基因。有一组基因负责制造在细菌细胞壁内的蛋白质并排斥出酸物质;另外一组基因吸入铁元素，铁元素在胃中极度缺乏但又是该细菌的重要组成部分。有些基因形成有力的尾巴推进自己，一个很大的基因群分泌类似胶质一样的蛋白质以便使细菌粘在胃的细胞壁上，此外一些基因还负责模拟特定的人类蛋白质。幽门螺旋菌拥有一套机灵的基因机制，叫做滑索错机制，其功能是使细菌持续变换它的防护衣的组织结构，以便始终领先于人类免疫系统对它的攻击。

幽门螺旋菌在不同人身上有不同的作为。道格拉斯·E·伯格博士是在圣路易斯华盛顿大学研究幽门螺旋菌分子遗传的研究人员，他认为大多数人有这种细菌几年至数十年，大约有20%的人继续发展成胃病诸如溃疡等胃病。

“幽门螺旋菌有大量的变种，也许这能说明为什么有些人被染上而有些人没有，”伯格博士说，“已有一个完整的基因组排序证明了这一不同。”

幽门螺旋菌也许已经入侵人类数百万年之久，就是说从人类祖先开始。范德比尔特博士表示，现代生活习惯已干扰了人类长时间以来对该细菌的适应方式，因而导致胃病、溃疡甚至有可能导致胃癌。范德比尔特博士补充说:“我想我们对幽门螺旋菌本身以及它们与人类的关系的理解仅仅是个开始。”

他还强调说:“幽门螺旋菌实际上处在病原体抑或是肠胃友好寄居者之间，是一个处于交界处并非常有趣的有机体，可以设想，”他说，“由于现代卫生学的发展，人们可能比以往更晚地遭到细菌入侵，但结果却会因缺乏抵抗力而更易形成疾病，也许基因组研究能帮助我们有效地检查它的存在或帮助我们提出更多的防范设想。”