细菌通常会通过共享能增强自身防御能力的基因来抵御病毒攻击和环境压力。霍乱病原体“霍乱弧菌”携带一种定居型染色体整合子（SCI），这是一种包含数百个大多无启动子的基因片段的遗传元件，其中约 10% 的基因编码抗病毒系统。人们认为这些基因片段在压力环境下会重新排列至有利的位置，但大流行性“霍乱弧菌”中的 SCI 却在超过 60 年的时间里保持不变。

2026年4月9日，瑞士洛桑联邦理工学院Melanie Blokesch团队在Science 在线发表题为“Competence-mediated DNA uptake diversifies Vibrio cholerae sedentary chromosomal integrons”的研究论文，该研究表明，SCI 的多样化是通过与该菌属的水生生活方式相关的水平转移而实现的：裂解细胞释放的 DNA 会被天然具有摄取能力的霍乱弧菌摄取，并整合到 SCI 阵列的第一位置，这是强表达的主要区域，在这里它赋予了对噬菌体以及潜在其他威胁的抵抗力。

霍乱（Cholera）是由霍乱弧菌（Vibrio cholerae）引起的，仍是全球范围内的一大健康威胁。持续至今的第七次霍乱疫情始于 1961 年，它通过源自南亚的三个相互重叠的传播波在全球范围内蔓延。第七次霍乱疫情中的El Tor（7PET）菌株只有在携带两个可移动遗传元件时才会引发疾病：一个是编码霍乱毒素的 CTXΦ 噬菌体，另一个是编码毒素共调节菌毛的霍乱弧菌致病岛 1（VPI-1）。此外，所有 7PET 菌株都携带有基因座 VSP-I 和 VSP-II，它们编码噬菌体和质粒防御系统。

霍乱弧菌通过接合、转导和自然转化能力（即自然受体状态）进行水平基因转移来获取 DNA 。在细胞密度较高的情况下，在含有大量几丁质的表面（如水生环境中）会诱导出这种自然感受态（ Natural competence），而在这些环境中几丁质含量丰富，弧菌也能大量繁殖。几丁质诱导的感受态在弧菌属中普遍存在。

文章模式图（图源自Science ）

霍乱弧菌的一个关键基因特征是其位于染色体（chr）2 上的定居型染色体整合子（SCI；也称为超级整合子），该整合子由一个整合酶基因（intI，一种具有催化残基 Tyr302 的酪氨酸重组酶）、一个初始盒（primary cassette）启动子（Pc）、一个 attI 重组位点以及多达数百个 SCI 盒组成。这些盒是短的 DNA 元件，通常携带一个或几个大多无启动子的编码序列，并由 attC 重组位点两侧所环绕。尽管大多数盒编码未知功能的蛋白质，但约 10%编码噬菌体防御系统，这表明 SCIs 以及移动整合子不仅作为防御基因的储存库或“生物库”发挥作用，还具有防御基因的功能。

该研究发现，在自然水生环境中，SCI 通过从此类环境中生长的死亡细菌释放的基因水平获得基因而实现多样化。而在与人类相关的环境中，几丁质（chitin）基本不存在。这一因素以及丰富的营养环境往往会抑制霍乱弧菌对 DNA 吸收的摄取能力，并降低由 SCI 编码的噬菌体防御的多样性。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed0645