细菌的社交媒体
也许当你想到细菌群落时,你会想到一个充满快速分裂的大肠杆菌的烧瓶。但是在非实验室条件下,细菌在由不同微观生物组成的复杂,异质的群落中生长。在这些社区中,细菌需要一种与其亲属交流的手段,并且他们通过称为群体感应(QS)的语言来做到这一点,其中虫子分泌并检测告诉他们是否被亲属包围的因素(如果是的话,有多少)。
如果细菌产生有利于社区的“ 公益 ”代谢物,它们就需要这些信息。这些细菌不仅制造成本高昂,而且需要许多细菌的配合才能产生足够的效果。因此,QS可以告诉细菌是否值得生产公共产品。然而,与人类社会契约一样,并非所有细菌都对合作感兴趣; 有些人是骗子,在没有自己贡献的情况下受益于公共利益。虽然这在一定程度上是可以容忍的,但人口中过多的贪婪者可能导致“ 公地悲剧”“或者公共物品的消耗。因此,作弊者和合作者之间存在微妙的平衡,QS起着重要的作用。
QS的一个方面长期困扰研究人员; 许多种类的细菌似乎都有多种QS途径,每种途径都能识别出具有特定受体的不同因子,但所有这些途径都通过相同的调节蛋白漏斗。因此,这些途径似乎是多余的,提出了为什么在进化过程中它们都将被维持的问题。在PLOS Biology最近发表的一篇论文中,Eran Even-Tov,Shira Omer Bendori,Avigdor Eldar及其同事在两种具有多种QS途径的细菌(枯草芽孢杆菌和哈维氏弧菌)中进行了实验组合。)和数学建模来调查这个问题。有趣的是,他们发现获得额外的QS途径使细菌成为“兼性骗子”。这意味着具有额外途径的菌株在低丰度时,在与缺乏额外途径的菌株竞争时生长时可以作弊。然而,当额外的通路应变高丰度时,它又恢复到合作模式。通过这种方式,额外的QS途径阻止了公地的悲剧。然而,是否合作的选择不仅取决于周围的社区组成。PLOS计算生物学论文证明,铜绿假单胞菌细菌整合了有关种群大小和代谢资源的信息,以决定是否将能量投入昂贵的合作行为。有趣的是,他们发现限制碳源,氮源或铁都会影响公共产品鼠李糖脂的产生,这表明对QS和营养信号的复杂考虑。
传统上认为公共产品的生产对个人来说是有代价的,但对社区有益。然而,PLOS ONE最近的一篇论文表明,在社区利益的基础上,合作和生产的细胞可能会有一些额外的私人利益。通过在枯草芽孢杆菌(一种产生保护性细胞外基质作为公共物质的物种)中构建合成的QS途径,他们发现合作菌株能够更好地响应QS信号,并且基质似乎将QS分子集中在合作细胞,可能诱导有利的代谢反应。通过QS进行合作监管的成本和收益也在微生物学前沿论文中进行了考虑,作者开发了一个模型,以确定最佳公共产品生产率如何取决于人口规模。
如上所述,细菌是多样的,异质的社区的一部分。传统上,QS被认为仅对物种内的相互作用很重要,但PLOS遗传学中的一篇论文表明,一个物种中的QS分子可以影响另一物种的生长。在本文中,作者研究了一个两种系统,并确定了铜绿假单胞菌对大肠杆菌的拮抗作用的机制。他们表明,缺乏关键QS途径的铜绿假单胞菌突变体在抑制大肠杆菌生长方面效率较低,但也发现大肠杆菌可以进化出对这些QS分子的抗性。
考虑到合作的作用不仅仅是我们对一般微生物学的理解。最近的证据表明,与长期存在的独立行动假说相反,存在致病菌之间的合作。该假设指出,个体病原体彼此独立地起作用以增加建立成功感染的机会。在这篇PLOS病原体论文中,作者提供了直接证据,证明苏云金芽孢杆菌分泌的毒素对死亡率具有协同作用。独立行动假设的失效对于开发改进的病原体数学风险评估模型非常重要。
推荐内容
-
微调细胞死亡 揭示死亡机制的新成分
沃尔特和伊丽莎霍尔研究所的科学家已经确定了驱动细胞死亡的微观机械的一个重要组成部分。研究小组研究了 致死 机器,迫使受损,患病或不
-
科学会议抨击令人深感不安的婴儿基因编辑主张
一位科学家推翻了香港会议的声称,创造了世界上第一批基因编辑的婴儿,取消了一个新的谈话,周四受到组织者的严厉批评,他们认为他是不...
-
破坏性柑橘病的突破不太可能
佛罗里达州的柑橘产业周二从一个为联邦政府提供科学和技术问题建议的组织获得了一些可怕的消息。在一份报告中,国家科学院,工程和医学...
-
眼压高会导致什么后果
眼压高最后的后果就是视神经萎缩、视力严重下降,甚至达到失明。所以说,眼压高的治疗不能忽视, 应该积极治疗,因为眼压高主要是对视神经
-
DNA检测为危重症婴儿提供罕见疾病的快速诊断
英国NHS现在将提供新的DNA检测,可以快速诊断危重婴儿和儿童的罕见疾病。作为NHS长期计划的一部分,这些测试正在使用世界领先的技术来改...
-
众包友好细菌有助于超级细菌引起感染
谢菲尔德大学的一项新研究显示,抗生素耐药病原体众包友好细菌在免疫细胞中存活并引起疾病。科学家们发现了人类病原体金黄色葡萄球菌(S aur
-
研究人员完成了南极黑鳍金鱼的基因组研究
一个国际团队揭开了南极黑鳍金鱼的基因组,打开了一个遗传窗口,在过去的7700万年中,鱼类在低于淡水冰点的温度下生存。由22位科学家组成的
-
4亿年前的进化军备竞赛有助于研究人员了解艾滋病毒
了解最初出现在海洋生物中的4亿年前抗病毒蛋白的进化正在帮助研究人员掌握人类免疫缺陷病毒(HIV)的优势。西方大学的研究人员对编码蛋白质HE
-
睡眠乳腺干细胞如何在青春期被唤醒
沃尔特和伊丽莎霍尔研究所的研究人员已经发现了乳汁在乳腺发育过程中是如何引发乳腺生长的。乳腺中的干细胞被称为FoxP1的蛋白质唤醒,根据
-
研究人员研究细菌免疫以了解传染病
患有囊性纤维化的患者通常被铜绿假单胞菌感染,铜绿假单胞菌是一种感染肺部并阻止呼吸的细菌,通常会导致死亡。铜绿假单胞菌本身也可以...