大肠埃希菌和志贺菌是同一个种，你可以理解吗？

众所周知，分子生物学技术不仅改变了微生物学的分类概念，还颠覆了许多传统的分类观念。例如，在微生物之家论坛最近一期的QQ大讲坛中的“耶氏肺孢子菌”，最初就被误认为是一种寄生虫。对于我们临床中最常见的大肠埃希菌和志贺菌，同样是如此。其实，从遗传的角度说， 4种志贺菌和大肠埃希菌属于同一个种[1-4]。

按照现代物种的遗传学定义，判定种的关键依据就是DNA-DNA杂交实验，并且，两个菌株之间DNA-DNA杂交实验>70%，即认为是同一个种[5-6]。DNA-DNA杂交实验是提出的第一个基于细菌DNA的客观描述细菌种的方法。但由于探针标记的原因，DNA-DNA杂交实验时需要将提取的全基因切断成约1000bp以内的小片段，所以得到的DNA-DNA杂交关联度其实并不精确，且结果的稳定性不好。因此，当细菌和全基因组测序成为可能时，分类学家便尝试从细菌全基因组的角度来重新进行细菌种的定义。按全基因组分析的不同参数设计和分要方法，>95%的平均核苷酸一致率（ANI）和>69%保守DNA（conserved  DNA）的菌株被认为是同一个种[3, 7-8]。而4种志贺菌与大肠埃希菌之间，无论从上面任何一方面而言，都是满足同一个种的条件的(见下图，注，该图来源于参考文献3)。因此，4种志贺菌可被定义为是大肠埃希菌不产气的生物型。志贺菌之所以没有更名，很大程度上是由于医学需要，因为志贺菌属名的应用与其引起的疾病——志贺菌病是对应的。

看看细菌全基因组构部份编码基因构建设系统树吧（见下图，注，源自参考文献4），大肠埃希菌O157：H7与痢疾志贺菌的亲缘关系最接近，是不是难以置信呢？

但凡事都有例外，鲍氏志贺菌13型就是最近查文献后发现的例外，因为，这个13型居然与阿勃特埃希菌  （Escherichia albertii）的亲缘关系最近[9]。当然，鲍氏志贺菌13型的分类法极为不妥当，可以断言，其肯定要改名，要重新分类，这是后话。

需要说明的是，了解这些知识，对于我们临床检验工作者而言，是非常重要的。首先，由于大肠埃希菌和志贺菌在基因角度上是同一个种，其16S  rRNA基因全长仅1-2个碱基的差别，甚至全部一致，所以，16S  rRNA基因测序只能鉴定到大肠埃希菌-志贺菌群，进一步的鉴定必须依赖生化反应和血清学分型！当前流行的蛋白质谱技术也是如此，尽管该技术具有分型能力，相对于16S rRNA基因测序更灵敏，但对于某些大肠埃希菌和志贺菌菌株而言，其仍然会有错误鉴定的情况存在。其次，对于广大的临床工作者和科研工作者而言，感染的对象是大肠埃希菌，还是志贺菌，也许真的不是那么重要，鉴于大肠埃希菌和志贺菌菌株存在大量的基因组上的水平转移，且大肠埃希菌一样可以引起类似于志贺菌病样的腹泻，或许，毒力、毒力因子才是我们需要考虑的关键因素！

参考文献

[1]    Rolland K, Lambertzechovsky N, Picard B, et al. Shigella  andenteroinvasive Escherichia coli strains are derived from distinct  ancestralstrains of E. coli.[J]. Microbiology, 1998, 144 ( Pt 9)(9):2667-72.

[2]    Pupo GM, Lan RT, Reeves PR: Multiple independent origins  ofShigella clones of Escherichia coli and convergent evolution of many  of their characteristics.Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97(19):10567-10572.

[3]    Goris J, Konstantinidis K T, Klappenbach J A, et al.  DNA-DNAhybridization values and their relationship to whole-genome  sequencesimilarities[J]. International Journal of Systematic &  EvolutionaryMicrobiology, 2007, 57(1):81-91.

[4]   Skippington E, Ragan MA. Within-species lateral genetic  transfer and the evolution of transcriptionalregulation in Escherichia  coli and Shigella.[J]. Bmc Genomics, 2011,12(1):1-16.

[5]    Wayne L G. Report of the Ad Hoc Committee on Reconciliation  ofApproaches to Bacterial Systematics[J]. International Journal of  Systematic& Evolutionary Microbiology, 1996, 128(3):443-537.

[6]    Erko S, Wilhelm F, Garrity G M, et al. Report of the ad  hoccommittee for the re-evaluation of the species definition in  bacteriology.[J].International Journal of Systematic &  Evolutionary Microbiology, 2004,23(3-4):241-256.

[7]    Michael R, Ramon R M. Shifting the genomic gold standard for  theprokaryotic species definition.[J]. Proceedings of the National  Academy ofSciences of the United States of America, 2009, 106(45):19126-31.

[8]    Konstantinidis K T, Tiedje J M. Genomic insights that advance  thespecies definition for prokaryotes.[J]. Proceedings of the National  Academy ofSciences of the United States of America, 2005, 102(7):2567-2572.

[9]    Hyma KE, Lacher DW, Nelson AM, Bumbaugh AC, Janda JM,  StrockbineNA, Young VB,Whittam TS. 2005. Evolutionary genetics of a  new pathogenic Escherichiaspecies:Escherichia albertii and related  Shigella boydii strains. J Bacteriol 187:619–628.