在生物学中,命名是一件非常严肃的事情。
分类学组织和多委员会流程负责对新发现的病毒和细菌进行分类并批准其建议名称,通常发现者会首先提出名称。
虽然无意冒犯,但科学家们在命名方面通常并不是最有创造力的。新名称往往最终以拉丁化形式呈现。
然而,当微生物学家尹黄(Yoon Hwang)及其在美国海军医学研究单位圣安东尼奥分部(Naval Medical Research Unit San Antonio)的同事们发现一批新的噬菌体(bacteriophages,即以细菌为食的病毒)时,他们选择了一些具有本地特色的名字。
"AllMyExes"、"Riverwalk"、"Revolver"、"Alamo"、"LoneStar"、"TwoStep"、"Vaquero"、"PricklyPear"、"TexasRanger"、"Haystack"、"RioGrande"、"Stockyards"、"Pumpjack"和"GiddyUp",这些都是当地研究团队发现的14种新噬菌体的名称。
除了具有德克萨斯州和圣安东尼奥主题的名称外,这些新噬菌体可能具有重要的临床应用价值——既适用于美国海军人员,也适用于公众。
直到第二次世界大战,受感染的战场伤口几乎意味着必死无疑。
1928年,研究人员发现了可能成为第一种抗生素治疗的青霉素,该药物于1945年广泛可用,并在战争期间挽救了数千人的生命。抗生素自此成为现代医学的基石。
"但是,"尹黄说,"细菌并不愚蠢。"
随着抗生素使用量的增加——在许多情况下被过度处方——细菌已经开发出规避药物的方法。研究人员估计,2025年至2050年间,全球近4000万人可能死于抗微生物耐药性感染。
"制药公司投资数十亿美元开发新抗生素,"尹黄说,"但大自然已经拥有自己的解决方案。"
细菌的"氪石"
噬菌体,简称噬菌体,是专门针对细菌但避开人类细胞的病毒。尹黄说,几乎每种细菌都有特定的噬菌体捕食——它的"氪石"。
这些病毒通常有一个宽大的头部,包含其遗传物质DNA或RNA,以及一个用于将遗传物质注入细菌的尾部。
噬菌体可以在细菌存在的任何地方找到。换句话说,它们无处不在。例如,在海洋中,研究人员估计病毒数量——其中大部分是噬菌体——超过了所有其他海洋生物的总和。
当然,就像抗生素一样,细菌也会随着时间的推移对噬菌体产生抗药性。但噬菌体也能适应这些防御,双方不断适应以智胜对方。
研究人员仍在发现新的噬菌体并测序其基因组,考虑到在临床环境中将噬菌体用作抗生素的替代品或补充品的潜力,这一生物学领域正变得越来越重要。
欧洲已经进行了大量此类研究,噬菌体实际上已在医学中使用。但尹黄表示,在美国,这仍然是一个研究小众领域。
尹黄和他的三名研究人员团队是美国海军医学研究单位圣安东尼奥分部(NAMRU-SA)的一部分,该部门旨在推进军事医学创新。圣安东尼奥,也被称为"军事城市美国"(Military City USA),拥有强大的军事医学研究实力。
令人惊讶的军事优先事项
美国海军对噬菌体的兴趣非常具体且有些出人意料:牙根管治疗。
作为该研究单位的首席科学主任,达林·弗莱(Dr. Darrin Frye)博士解释说,海军希望尽量减少水兵远离战场的时间,而牙科问题在海外可能带来独特的挑战。
牙根管容易受到细菌感染。通常有一个特定的细菌是罪魁祸首:粪肠球菌(Enterococcus faecalis),在高达77%的牙根管治疗失败案例中都能发现它。
粪肠球菌是一种通常在我们肠道中快乐生活的细菌,不会造成伤害,但当它进入不该去的地方时,就会引起严重问题。除了牙科感染外,粪肠球菌还负责尿路感染、血液感染和心脏瓣膜感染,这些都可能致命。
值得注意的是,粪肠球菌对许多抗生素具有抗药性,甚至对一些作为最后手段使用的最强效抗生素也变得越来越有抗药性。
2024年,尹黄和他的同事们开始寻找粪肠球菌的"氪石"。
由于粪肠球菌存在于我们的消化道中,尹黄和他的团队认为他们可以在废水中的污水样本里找到这种细菌及其捕食它的噬菌体。
在从奥斯汀、阿灵顿和拉雷多的废水处理厂收集污水样本后,该团队隔离并测序了14种新发现的噬菌体的基因组,其中包括一个全新的物种。研究成果于2025年8月发表在《微生物资源公告》上。
上个月,一篇后续论文发表在《PLOS ONE》上。尹黄及其团队的研究结果表明,这14种新发现的噬菌体中的许多能有效清除粪肠球菌,可用于牙根管的清洁溶液。它们还可能对其他对抗常规抗生素的感染有效。
在为新噬菌体命名时,尹黄将决定权交给了他的同事、技术人员和NAMRU-SA的其他人员,他们中的许多人是德克萨斯本地人。
"许多科学家,尤其是欧洲科学家,有不同的思维方式,"尹黄说,"他们使用拉丁语或一些复杂的东西。"
贡献者们在白板上写下名字,然后进行投票决定获胜者。未能入选的名字包括:马刺(Spurs)、大弯(BigBend)、拖拉机(Tractor)、饼干(Biscuit)和牛腩(Brisket)。
尹黄担心国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information),该中心在一个在线数据库中编目基因组,会驳回他们建议的名称。但这些名称被正式接受了。
这些名称仍需经过国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses)更全面的审查。
尹黄解释说,噬菌体最大的局限性在于它们的特异性。杀死一种细菌的噬菌体不会杀死其他细菌,而许多感染是共感染,即存在多种细菌菌株。弗莱博士补充说,战争伤口尤其如此。
尹黄的团队已经找到了解决这个问题的一种方法。在早期工作中,他们对噬菌体进行了改造,使其携带抗菌肽基因,这些肽可以无差别地杀死细菌。当这些经过改造的噬菌体感染其目标时,还会释放这些肽,能够杀死附近的其他种类细菌,有效地扩大了病毒的作用范围。
总体而言,尹黄表示,这些发现增加了将噬菌体作为抗生素"新前沿"的不断增长的研究。
"最终,细菌会对我们的噬菌体产生抗药性,"尹黄说,"但我们比细菌更聪明。"
【全文结束】

