Bioprospecting the Cultivable Bacteria Associated with Trididemnum maragogi from the Saint Peter and Saint Paul’s Archipelago (Brazil) for Bioactive Metabolites
这项研究表明，来自圣彼得和圣保罗群岛的海鞘 *Trididemnum maragogi* 及其相关的可培养细菌是新型生物活性代谢物的丰富来源，特别是来自微单孢菌属 (*Micromonospora*) 和盐单孢菌属 (*Salispora*) 的菌株，它们表现出强效的抗增殖活性并拥有多样化的生物合成基因簇。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
在阳光消逝、压力上升的深海之中，生命找到了在意外的伙伴关系中茁壮成长的途径。在这些成功的伙伴关系中，最典型的便是海洋动物与其身上或体内的微观细菌之间的关系。几十年来，科学家们已经知道，这些微小的邻居不仅仅是乘客；它们通常是海生生物背后产生强大化学化合物的真正“工厂”。我们今天使用的许多药物，尤其是那些对抗癌症的药物，最初都是从海鞘等海洋动物中发现的，但进一步的研究表明，生活在其中的细菌往往才是真正制造这些药物的元凶。这一认识将药物研发的重心转向了微观世界，研究人员正是在那里搜寻能够成为下一代救命疗法的全新化学结构。
在大西洋一个远离巴西大陆的偏远角落，坐落着一个被称为圣彼得和圣保罗群岛的小型火山岛群。这个孤立的海域是某种独特海鞘的家园，这种海鞘是一种通过过滤海水获取食物的小型定居动物。一支研究小组前往该群岛采集这种特定海鞘的样本，这种海鞘在岩石海底生长成大片平坦的区域。他们的目标并非研究动物本身，而是调查生活在其表面的细菌群落。他们想看看这些微生物是否能产生具有抑制癌细胞生长能力（即抗增殖活性）的化学物质。
科学家们将样本带回实验室，开始了将细菌从海鞘组织中分离出来的缓慢过程。他们将少量的破碎动物组织放置在不同类型的营养丰富培养皿上，等待细菌生长成可见的菌落。经过几个月的努力，这一过程产生了五十种不同的细菌菌株。研究人员随后通过读取所有生物共有的特定遗传密码来鉴定所发现的细菌种类。他们发现了一系列多样化的微生物，包括以生产复杂药物而闻名的类群，如芽孢杆菌属（Bacillus）和几种放线菌（actinomycetes），后者是著名的抗生素制造者。
为了测试这些细菌是否具有实用价值，团队将它们在液体培养基中进行培养并提取其产生的化学物质。随后，他们在培养皿中将这些提取物暴露于两种不同类型的人类癌细胞中：一种来自黑色素瘤皮肤癌，另一种来自结肠癌。结果令人振奋。几种细菌提取物阻止了癌细胞的生长，其中一些表现出了特别强效的作用。最成功的提取物来自于属于微单胞菌属（Micromonospora）和盐单胞菌属（Salinispora）类群的细菌。这些特定的菌株能够在极低的浓度下杀死或停止癌细胞的生长，这表明它们正在产生强力的化学武器。
然而，仅仅知道一种细菌可以杀死癌细胞只是第一步。研究人员需要了解哪些化学物质起到了作用。他们使用了一种基于分子量和结构进行分离与鉴定的先进技术。这种方法使他们能够绘制出提取物中存在的化学物质图谱。他们发现，一些具有活性的提取物含有已知的化合物家族，例如具有抗癌特性的星孢菌素（staurosporines）和利福霉素（rifamycins）。然而，最令人震惊的发现是，他们检测到的绝大多数化学信号在现有数据库中都找不到匹配项。大约百分之九十五的化学物质在科学界是完全未知的，这代表了一种从未见过的隐藏的化学多样性。
为了深入探究这一谜团，团队选择了一种活性最强的细菌——一种微单胞菌属（Micromonospora）的菌株，并对其进行了全基因组测序。其基因组图谱显示，该细菌拥有二十个专门用于制造复杂分子的不同基因簇。虽然其中一些基因簇与已知的抗生素或药物合成途径相匹配，但许多其他基因簇似乎是完全崭新的。遗传蓝图表明，该细菌有能力产生多种化合物，包括一些从未被描述过的物质。这证实了这些细菌不仅在制造研究人员发现的那几种已知化学物质，而且很可能正在合成更为广泛的新颖物质。
研究结论指出，圣彼得和圣保罗群岛的海鞘及其共生的细菌是一个丰富且在很大程度上尚未被开发的药物来源。尽管在本项研究中，研究人员并未分离出单一的新药，但他们证明了这些偏远海岛蕴藏着能够产生大量独特化学物质的微生物群落。这项工作凸显了超越动物本身、去研究与其共生的微观伙伴的价值。通过将细菌遗传学研究与化学产物分析相结合，科学家可以更好地探索海洋的“暗物质”——即数以百万计等待被发现的未知分子。这种方法为寻找针对癌症等疾病的下一代疗法提供了一条强大的路径，而这些疗法根植于世界上最孤立生态系统的生物多样性之中。
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