根據(jù)達(dá)特茅斯學(xué)院的一項(xiàng)新研究，當(dāng)多個(gè)物種占據(jù)同一空間時(shí)，通過(guò)利用天敵來(lái)對(duì)抗致病細(xì)菌的努力可能會(huì)受到破壞。
《國(guó)家科學(xué)院院刊》封面上刊登的一項(xiàng)研究 發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在混合菌落中生長(zhǎng)時(shí)，一些有害細(xì)菌可能能夠通過(guò)在競(jìng)爭(zhēng)物種群體中尋求保護(hù)來(lái)抵御以它們?yōu)槟繕?biāo)的其他細(xì)菌和病毒的攻擊。
研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腸道細(xì)菌大腸桿菌生長(zhǎng)在一起時(shí)，它們會(huì)被緊密堆積的霍亂弧菌菌落包圍——霍亂弧菌會(huì)導(dǎo)致致命的霍亂病。這些集群保護(hù)大腸桿菌免受細(xì)菌 Bdellovibrio bacteriovorus 的侵害，Bdellovibrio bacteriovorus 分別捕食這兩個(gè)物種，但在研究中只能殺死霍亂弧菌的外層。這使得在菌落內(nèi)絕緣的大腸桿菌和霍亂弧菌的毫發(fā)無(wú)損的細(xì)胞可以自由繁殖。
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通訊作者、生物科學(xué)助理教授Carey Nadell說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)為生物抗菌劑的開(kāi)發(fā)增加了一層新的復(fù)雜性，其中部署了殺死細(xì)菌或病毒(稱(chēng)為噬菌體)來(lái)對(duì)抗感染。 這些生物體在穿透細(xì)菌菌落或生物膜方面比抗生素更有效，并且已成為抗生素的可能補(bǔ)充或替代品。由于藥物的過(guò)度使用，世界范圍內(nèi)的細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥性越來(lái)越強(qiáng)。
然而，大多數(shù)關(guān)于捕食性細(xì)菌和噬菌體的研究都集中在液體培養(yǎng)物或單一物種生物膜上，Nadell 說(shuō)。在第一作者 Benjamin Wucher, Guarini "22 的帶領(lǐng)下，達(dá)特茅斯學(xué)院的研究表明，多種細(xì)菌物種之間的相互作用——這在現(xiàn)實(shí)生活中更為常見(jiàn)——很難通過(guò)單獨(dú)研究物種來(lái)預(yù)測(cè)。Guarini "25 的合著者 James Winans 是與 Nadell 和 Wucher 于 12 月在 PLoS Biology 雜志上發(fā)表的一項(xiàng)相關(guān)研究的第一作者 ，該研究發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在嵌入霍亂弧菌群中時(shí)也可以避開(kāi)噬菌體 T7。
“我們實(shí)驗(yàn)的某些元素更接近現(xiàn)實(shí)生活——許多感染是由生物膜中與其他細(xì)菌共存的細(xì)菌引起的。它們就像一片森林——它們是小生態(tài)系統(tǒng)，”納德?tīng)栒f(shuō)。
“對(duì)于大腸桿菌來(lái)說(shuō)，如果它與霍亂弧菌一起生長(zhǎng)，它的表現(xiàn)可能比單獨(dú)生長(zhǎng)更好，但霍亂弧菌的表現(xiàn)更差。令人著迷的是，一起生長(zhǎng)對(duì)每個(gè)物種的生存機(jī)會(huì)產(chǎn)生了相反的影響，”他說(shuō)。“我們的研究表明，獵物種群抵抗或不抵抗捕食者的方式在多物種條件下可能非常不同。噬菌體和捕食性細(xì)菌殺死有害細(xì)菌的功效可能取決于它們的獵物所生活的其他物種，以及它們單獨(dú)產(chǎn)生的生物膜結(jié)構(gòu)與一起產(chǎn)生的生物膜結(jié)構(gòu)?！?/p>
在 PNAS 研究中，對(duì)大腸桿菌的保護(hù)取決于這兩種細(xì)菌開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)的距離。當(dāng)人口稀少時(shí)，霍亂弧菌有足夠的空間形成緊密堆積的菌落，這些菌落會(huì)包圍大腸桿菌，而大腸桿菌不會(huì)生長(zhǎng)得那么密集。
但是當(dāng)這兩個(gè)物種開(kāi)始時(shí)靠近在一起時(shí)，大腸桿菌阻止了霍亂弧菌產(chǎn)生其正常的群體結(jié)構(gòu)。這種破壞導(dǎo)致這兩個(gè)物種更容易被 B. bacteriovorus 殺死。
“當(dāng)我們將這些物種放在一起時(shí)，我們觀(guān)察到生物膜的特性，我們無(wú)法真正預(yù)測(cè)每個(gè)單獨(dú)的生物膜特性，這些特性會(huì)對(duì)使用噬菌體和捕食性細(xì)菌殺死它們產(chǎn)生直接影響，”納德?tīng)栒f(shuō)。
“我們的工作強(qiáng)調(diào)了研究多物種生物膜結(jié)構(gòu)的其他例子的重要性，”他說(shuō)?！拔覀兿嘈盼覀兯吹降膶⑦m用于其他案例，但這是何時(shí)以及在多大程度上適用的問(wèn)題?！?/p>
標(biāo)簽： 大腸桿菌 霍亂弧菌 達(dá)特茅斯學(xué)院 第一作者
