奇异的小颗粒：胞外囊泡
有人在的处所就有江湖，那也同样适用于微生物。个别微生物无法掀起波涛，然而当它们在一路的时候，团队做战才能令人另眼相看。微生物之间通过复杂的互做感化构成群体，协同阐扬功用。实在情况中，微生物细胞之间若何“对话”呢，他们有什么语言呢？除了明星分子-群体感应分子的化学通信感化，胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）逐步成为细胞浩瀚“外交信使”中的黑马，成为情况微生物学研究的前沿。EVs是生物体排泄到胞外的纳米尺寸的膜泡。磷脂双分子层膜构造付与了EVs快递行使功用的先天，它像日常生活中的快递包裹一样能不变、特异、高效地照顾、庇护和传递货物。那些货物包罗卵白量、脂量、核酸等。那些“鬼魂”囊泡最后在原核生物中发现，后来，在实核生物中也发现了他们的踪迹。横跨动物、动物、微生物三界，那“鬼魂”可实够狂的。
图1 来源于革兰氏阴性菌和阳性菌的胞外囊泡。OMVs: outer- membrane vesicles 外膜囊泡；OIMVs: outer- inner membrane vesicles 表里膜囊泡；EOMVs: explosive outer- membrane vesicles 爆炸性外膜囊泡；CMV: cytoplasmic membrane vesicles 细胞量膜囊泡。（文献：Toyofuku et al. Nature Reviews Microbiology, 2019）
胞外囊泡遍及我们身边
然而，在实在情况介量中那些“信使”EVs存在情况若何呢？针对那一挑战性的科学问题，中国科学院城市情况研究所墨永官院士团队黄乾生课题组开展了深切研究，他们别离在Environmental Science & Technology 和国际细胞外囊泡协会会刊（Journal of Extracellular Vesicles）上颁发了论文，揭开了情况胞外囊泡的冰山一角。
团队起首综合接纳切向流过滤手艺、密度梯度离心、透射电镜和纳米流式细胞术等手艺手段，成立了情况样本中EVs别离、判定和表征平台。在那一自主立异平台上，他们进而以典型微生物生境，包罗人类粪便、废水、城市土壤和室内尘埃为对象，系统性地提醒了EVs在情况中普遍存在。那些EVs具有典型的膜囊泡构造，均匀粒径约为70 nm，只要头发丝曲径的千分之一。EVs数量庞大，每克室内尘埃中数量以至高达1011个颗粒，比全球生齿总和还多一个数量级。EVs品貌与其来源样品中细菌品貌具有显著的相关性。
图2 情况介量中的胞外囊泡
该团队进而基于已有的情况抗性基因数据库数据，连系宏基因组测序手艺逃踪情况样品EVs的“发货人”，发现EVs次要来自于细菌，部门来自于实核生物和古菌。部门微生物固然在样品中的相对品貌低，却能够产生远高于其本身相对品貌的EVs，从而可能阐扬显著的感化。室内尘埃中相对高品貌的假单胞菌属EVs尤其值得存眷。
图3. 水、土、尘埃、人类粪便介量中普遍存在微生物源细胞外囊泡
胞外囊泡百宝箱初探
情况样品EVs包裹中照顾了来自各类微生物的DNA。通过数据比照，团队发现糖苷水解酶家族GH25基因在EVs中显著富集，研究已经发现该家族可在微生物群体之间挪动，做为“公共资本”，付与更多微生物操纵糖源的才能。DNA货物中还包罗定位于可挪动遗传元件（MGEs）的细菌耐药基因（ARGs）等功用基因，可能是情况耐药基因传布的一种体例，而那种体例过去很少被认知。
图4 室内尘埃中的细胞外囊泡照顾耐药基因
读懂微生物的胞外囊泡“语言”，保障人群安康
上述研究让我们认识到了“外交信使”EVs在实在情况的强大笼盖范畴及其包裹中的多种功用基因“外交物资”。然而那仅是EVs包裹货物的一小部门，更多货物及其在微生物群体的功用中值得深切摸索，才气更好地提醒微生物之间、微生物与情况、宿主之间的复杂互做收集，从而为开展病原体防控战略供给理论认知和手艺开发支持。
图5 胞外囊泡介导情况微生物与人体互做的概念图
研究获得国度天然科学基金委、国度根底学科公共科学数据中心、中国科学院收集平安和信息化专项应用示范项目和福建省科学手艺厅的项目帮助。
来源：中国科学院城市情况研究所
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