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來(lái)源：環(huán)球科學(xué)ScientificAmerican
酵母菌在人類(lèi)生產(chǎn)生活可以說(shuō)是必不可少，從食品到生物原料生產(chǎn)都充斥著這種微生物的身影。但是同樣，酵母菌在一些情況下，也會(huì)讓人類(lèi)患上疾病。其中Candida krusei 就是五大致病酵母之一。在美國(guó)，每年有46000例酵母感染病例，且致死率達(dá)30%。但如果現(xiàn)在告訴你平時(shí)用來(lái)釀酒，做面包的酵母菌隱姓埋名，而真身卻是致病菌，你會(huì)感到害怕嗎？
在美國(guó)，每年有4.6萬(wàn)人感染一類(lèi)致病性酵母菌——假絲酵母（Candida，又稱(chēng)念珠菌）。由于對(duì)抗生素具有抗性，一旦感染，患者的死亡率高達(dá)30%。而包括克魯斯假絲酵母（Candida krusei）在內(nèi)的五種最常見(jiàn)致病菌種，占酵母感染性疾病的98%。C.krusei 引發(fā)感染的幾率雖不算高，但對(duì)免疫力低下的人群格外危險(xiǎn)：根據(jù)一項(xiàng)對(duì)2002~2015年間病例的統(tǒng)計(jì)研究，C.krusei 引發(fā)的念珠菌血癥，能將部分患者的死亡率提升20%以上。
與此同時(shí)，眾多對(duì)人體無(wú)害的真菌也在食品工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。庫(kù)德里阿茲氏畢赤酵母（Pichia kudriavzevii）就是其中一種。這類(lèi)酵母菌在自然界中廣泛分布，美國(guó)食藥管理局將其定義為安全。在數(shù)個(gè)世紀(jì)中，該酵母被運(yùn)用到了多種食物的加工中，包括非洲的木薯以及可可發(fā)酵、中國(guó)西藏和蘇丹地區(qū)的牛奶發(fā)酵、中國(guó)的面包發(fā)酵和小麥發(fā)酵生產(chǎn)醋，以及一些泡菜、精釀啤酒的生產(chǎn)過(guò)程中。此外，P。 kudriavzevii 在生物科技里的應(yīng)用也日趨漸多，包括生產(chǎn)琥珀酸等重要化學(xué)原料。
顯微鏡下的Candida krusei 菌株
這兩種看似不相關(guān)的酵母間，有著怎樣的聯(lián)系？早在1980年，就有分類(lèi)學(xué)家懷疑兩者是同一種酵母：研究者對(duì)C.krusei 和P。 kudriavzevii 進(jìn)行了比對(duì)研究。通過(guò)脫氧核糖核酸聯(lián)系分析、增殖測(cè)試等手段，他們認(rèn)為前者就是后者的不完整版本。但由于缺乏更多證據(jù)，當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)科學(xué)家都未曾懷疑，食品生產(chǎn)中的常客P。 kudriavzevii，竟然就是致病性的C.krusei。
基因序列揭示驚人聯(lián)系
以往對(duì)幾種假絲酵母和畢赤酵母的研究，已經(jīng)獨(dú)立展示了它們各自的基因序列。但迄今為止，針對(duì)C.krusei 和P.kudriavzevii 還完全沒(méi)有詳盡的基因分析比對(duì)。其中的關(guān)鍵原因是，對(duì)于兩者的研究完全是分裂的：醫(yī)學(xué)界的研究者通過(guò)臨床樣本研究C.krusei，而食品和生物技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)家則是從環(huán)境來(lái)源中提取并研究P.kudriavzevii。不同的研究領(lǐng)域、不同的菌株來(lái)源，使得兩者間幾乎沒(méi)有交流。
針對(duì)這些問(wèn)題，來(lái)自都柏林大學(xué)學(xué)院的Kenneth H。 Wolfe教授選取了一共32株酵母菌進(jìn)行了基因組的測(cè)序分析，其中20株來(lái)自臨床分離的C.krusei，12株來(lái)自環(huán)境分離的P。 kudriavzevii 。研究中通過(guò)對(duì)兩種酵母菌的基因組DNA分別進(jìn)行了測(cè)序，并且對(duì)內(nèi)含子區(qū)域和核糖體蛋白編碼基因進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果顯示，二者的基因組呈現(xiàn)高度的線(xiàn)性關(guān)系，也就是基因信息高度吻合：基因組DNA序列有99.6%是相同的。因此，這兩者實(shí)則是同一種酵母菌。
內(nèi)含子和核糖體基因組在兩種酵母菌顯示高度吻合
此外，系統(tǒng)生物學(xué)分析也證實(shí)，C.krusei 和P.kudriavzevii在演化樹(shù)上也屬于同一分支。
演化樹(shù)上兩種酵母菌其實(shí)屬于同一分支
氟康唑（Fluconazole） 是一種抗霉菌類(lèi)抗生素，通常用于真菌所造成的感染。此前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，臨床分離的Candida krusei 對(duì)該抗生素具有極高的抵抗力。而現(xiàn)在，研究人員在P。 kudriavzevii 身上同樣看到抗性：敏感性菌株在藥物濃度為1mg/L的情況下就會(huì)死亡，而P。 kudriavzevii 在8mg/L的藥物濃度下，依然活得非常旺盛。更加危險(xiǎn)的是，對(duì)于治療假絲酵母的抗生素藥物氟胞嘧啶（Flucytosine），P。 kudriavzevii 顯現(xiàn)出更強(qiáng)的藥物抗性。
被測(cè)試的還包括兩性霉素、米卡芬等多種臨床上常用來(lái)針對(duì)真菌感染治療的藥物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很明顯，除了極個(gè)別臨床分離的菌株出現(xiàn)了藥物敏感，絕大部分菌株對(duì)于這些藥物都沒(méi)有明顯的反應(yīng)。也就是說(shuō)，這兩種酵母菌對(duì)于抗生素的抵抗力幾乎一樣高。這篇論文發(fā)表于近期的PLOS pathogens期刊。
工業(yè)化道路的取舍
臨床分離的菌株通常與環(huán)境分離菌株高度相似，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，其主要原因是環(huán)境中的菌群通過(guò)某些方式造成人類(lèi)感染。這提醒我們，P.kudriavzevii 在生物工業(yè)中的應(yīng)用，給生產(chǎn)工人甚至消費(fèi)者都帶來(lái)了潛在的患病風(fēng)險(xiǎn)。
“如果我說(shuō)我要用這個(gè)抗藥性致病菌來(lái)做食物，人們會(huì)立馬進(jìn)行抵制，”文章通訊作者Wolfe教授表示，“但是當(dāng)人們?cè)谑称饭I(yè)改頭換面用了個(gè)新名字時(shí)，似乎就沒(méi)人在意這件事了”。
這提醒我們，在食品業(yè)和生物制造業(yè)中，酵母菌的使用必須足夠謹(jǐn)慎?！拔艺J(rèn)為在 Pichia 屬中選取其他種的酵母菌作為工業(yè)應(yīng)用菌更好，”文章作者Alexander P。 Douglass表示，“相關(guān)部門(mén)應(yīng)該采取更嚴(yán)厲的措施，來(lái)限制這種抗藥性酵母菌株在工業(yè)中應(yīng)用，尤其是食品工業(yè)。”
P.kudriavzevii 在工業(yè)應(yīng)用這么久，為什么卻沒(méi)有致病報(bào)道？Wolfe在接受《環(huán)球科學(xué)》記者采訪(fǎng)時(shí)表示：“在過(guò)去，共有五種假絲酵母被列為更高風(fēng)險(xiǎn)致病菌，其中就有Candida krusei ，但現(xiàn)在我們可以說(shuō)P.kudriavzevii 也是其中一種。大多數(shù)報(bào)道感染病例時(shí)，使用的都是Candida krusei 這個(gè)名稱(chēng)，但實(shí)際上也就是同名的P.kudriavzevii ?！?/p>
公眾是否有必要對(duì)這一問(wèn)題感到擔(dān)憂(yōu)？Wolfe也給出了自己的觀點(diǎn)：“這種酵母菌感染通常發(fā)生在免疫力低下或缺陷的人群中，比如器官移植人群或者艾滋患者。有著非常健康免疫系統(tǒng)的人群不必過(guò)于擔(dān)心此種疾病?！?/p>
由于我們可以在一些精釀啤酒，酸面包或者泡菜中發(fā)現(xiàn) P。 kudriavzevii 的蹤跡，Wolfe教授建議免疫系統(tǒng)低下的人群要避免食用這些食品。這種酵母菌感染，給免疫低下人群治療帶來(lái)了另外的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼛缀跬耆珶o(wú)視常見(jiàn)的真菌抗生素。
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