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為了生存,生物體會產生被稱為“初級代謝物”的小分子,這些分子幫助其生長、發育和繁殖。例如用於製造DNA的核酸、用於製造蛋白質的氨基酸和簡單的糖。一旦生物體建立起來,它通常會開始產生“次級代謝物”。次級代謝物對生存不是至關重要的,但具有重要的生態功能,例如抵抗入侵者或增加有性繁殖的可能性。
絲狀真菌可以產生多種具有抗真菌、抗菌甚至殺蟲特性的次級代謝物。這些次級代謝物的種類和組成在物種之間甚至物種內部都存在差異,導致了種類繁多的物質。
有趣的是,許多用於次級代謝物的基因是透過水平基因轉移獲得的——水平基因轉移是指一個生物體與另一個生物體共享DNA的過程(而不是父母將DNA傳遞給後代的更傳統的垂直基因轉移)。水平基因轉移在細菌中非常常見,但在具有細胞核的生物體(如植物、動物和真菌)中被認為較少見。
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許多抗菌劑的基因通常不是在真菌中進化而來,而是從其他細菌轉移過來的。對合成β-內醯胺抗生素的基因進行遺傳分析表明,細菌和真菌版本之間具有很強的相似性,表明它們有一個共同的祖先。這令人印象深刻,因為在真菌中,與細菌相比,這些基因必須適應全新的表達和調控系統。
從醫學的角度來看,這些來自真菌的新抗生素是無價的,許多已經被分離出來並用於治療感染。它們不僅可以以自然狀態使用,真菌來源的抗生素也可以作為進一步化學修飾的起點,從而創造出新型抗生素以對抗日益增長的細菌耐藥性。一個例子是頭孢菌素C——它在真菌中只有輕微的抗生素活性。經過合成修飾,它被改造為抗生素頭孢吡肟,目前正在臨床試驗中評估其對抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)的療效。
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參考文獻1:Kück U, Bloemendal S, Teichert I (2014) 讓真菌工作:收穫藥物、毒素和抗生素的寶庫。PLoS Pathog 10(3): e1003950. doi:10.1371/journal.ppat.1003950