新發(fā)現(xiàn)病菌也有“公、私”之分

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心金帆教授課題組的一項交叉科學(xué)研究，揭示了綠膿桿菌中合作演化穩(wěn)定的機制。該成果日前發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

綠膿桿菌是一種在自然界廣泛存在的條件性致病菌。在綠膿桿菌的感染過程中，宿主體內(nèi)的鐵被宿主產(chǎn)生的螯鐵蛋白束縛導(dǎo)致不能被細菌攝取利用，這將導(dǎo)致細菌無法在宿主體內(nèi)生長復(fù)制。此時，綠膿桿菌會通過一種特有的合作模式生產(chǎn)，分泌一種公共的載鐵子幫助細菌攝取關(guān)鍵的營養(yǎng)物質(zhì)鐵。然而，這種合成（無私）的細菌行為在演化中并不穩(wěn)定，很容易受到自私的，也就是不生產(chǎn)載鐵子細菌的入侵，最終導(dǎo)致合作的崩潰。理解綠膿桿菌這種特有合作機制，對如何保持穩(wěn)定而不被自私菌入侵具有重要的臨床指導(dǎo)意義。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當細菌在外界環(huán)境張力較小時，細菌傾向于分享公共產(chǎn)物，此時無私的細菌可以被自私細菌入侵而取代。但是一旦外界環(huán)境變差，如紫外線、抗生素、免疫反應(yīng)等，細菌會通過主動減少公共產(chǎn)物的外排將載鐵子私有化，這些私有化的物質(zhì)可以幫助細菌抵抗環(huán)境張力渡過難關(guān)，自私菌因為沒有載鐵子的保護而被淘汰。這種特有的策略被稱之為“條件性的私有化”。

研究人員后續(xù)通過演化實驗以及理論計算證明，條件性的私有化可以保護細菌的合作不被自私細菌入侵。條件性私有化機制的闡明對理解微生物合作的起源、演化、穩(wěn)定具有重大意義，同時對治療綠膿桿菌介導(dǎo)的感染提供有趣的新思路，即通過干擾條件性的私有化，利用“無間道”的方式破壞、瓦解細菌之間的合作，從而在宿主內(nèi)清除致病菌。