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瑞典的研究人员发现快速代谢砒霜的细菌

标签: 细菌 砷代谢
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摘要 : 人们总说,细菌的适应能力很强,能够耐受酸性、碱性、酷热或严寒的环境。其实,人类的适应能力也绝对超乎你想象。瑞典的研究人员发现,居住在安第斯山脉的人们拥有一个遗传变异,似乎能快速代谢砷这种剧毒的化合物。这项研究成果发表在《Molecular Biology and Evolution》杂志上。
瑞典的研究人员发现快速代谢砒霜的细菌 人们总说,细菌的适应能力很强,能够耐受酸性、碱性、酷热或严寒的环境。其实,人类的适应能力也绝对超乎你想象。瑞典的研究人员发现,居住在安第斯山脉的人们拥有一个遗传变异,似乎能快速代谢砷这种剧毒的化合物。这项研究成果发表在《molecular Biology and evolution》杂志上。 在过去,砷总是和毒药联系在一起。因投毒后很难被受害者察觉,砒霜(三氧化二砷)常常被用作杀人的工具。潘金莲毒死武大郎,用的就是砒霜。高剂量的砷会引起呕吐、抽搐,并最终昏迷。即使是低剂量,长期接触也会导致皮肤损伤、周围神经病变、糖尿病、心血管疾病和癌症。 然而,在阿根廷北部的一个村庄,饮用水中含有高浓度的砷,大约比世界卫生组织建议限量(每公升10微克砷)高出20倍。但居住在那里的人们似乎适应了这一切。此外,距今约有7000年的木乃伊也表现出较高的砷含量,说明该地区的人们接触这种有毒物质中已经有很多代了。 于是,瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska Institutet)的研究人员对村庄中的124名妇女进行了基因分型。文章的通讯作者之一,卡罗林斯卡学院的遗传学家Karin Broberg认为,这个秘密可能就在她们的基因组中。 她们发现,大约四分之一人口的AS3MT基因携带了突变。AS3MT基因编码砷甲基转移酶,将砷处理成毒性较低的形式。Broberg表示,这种砷保护性突变也存在世界上的许多人群中。不过在安第斯山的人群中,它们以更高的频率存在。科学家们也不清楚这种遗传改变如何起作用。她们推测,肝脏中产生了更多的AS3MT,因此,更多金属被中和,并随尿液排出。 “与美国人和西方人相比,这些人更快地将砷代谢成一种毒性较低的形式,”Broberg谈道。“这是人类适应毒性化合物的第一个证据。” 之前的研究表明,人们排出砷的速度越快,他们患上癌症及其他疾病的风险就越低。不过,Broberg也不清楚砷对于这些人的影响。“我们没有在这个人群中看到毒性作用,”Broberg说。“但我们不能说他们没有受到危害。包括这个地区在内,我们应该让世界上每个地区的饮用水和食品中砷的含量都极低 – 这将保护每一个人。” 原文链接:Human Adaptation to Arsenic-RichEnvironments Adaptation drives genomic changes; however, evidence of specificadaptations in humans remains limited. We found that inhabitants of the northern Argentinean Andes, an arid region where elevated arsenic concentrations in available drinking water is common, have unique arsenic metabolism, with efficient methylation and excretion of the major metabolite dimethylated arsenic and a less excretion of the highly toxic monomethylated metabolite. We genotyped women from this population for 4,301,332 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and found a strong association between the AS3MT (arsenic [+3 oxidation state] methyltransferase) gene and mono- and dimethylated arsenic in urine, suggesting that AS3MT functions as the major gene for arsenic metabolism in humans. We found strong genetic differentiation aroundAS3MT in the Argentinean Andes population, compared with a highly related Peruvian population (FST = 0.014) from a region with much less environmental arsenic. Also, 13 of the 100 SNPs with the highest genome-wide Locus-Specific Branch Length occurred near AS3MT. In addition, our examination of extended haplotype homozygosity indicated a selective sweep of the Argentinean Andes population, in contrast to Peruvian and Colombian populations. Our data show that adaptation to tolerate the environmental stressor arsenic has likely driven an increase in the frequencies of protective variants of AS3MT, providing the first evidence of human adaptation to a toxic chemical. 作者:Carina M Schlebusch 点击:
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