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特拉华大学的研究人员发现细菌的作用不仅仅是协同作用

像人类一样,细菌在社区中生活在一起,有时会伸出援助之手,或者在细菌的情况下,则是帮助一两个代谢产物,以帮助邻居成长。了解细菌如何相互作用对于解决日益增长的问题(例如抗生素耐药性)至关重要,在这种问题中,传染性细菌形成了防御能力,以阻止用于对抗细菌的药物。

现在,特拉华大学的研究人员发现细菌的作用不仅仅是协同作用。来自不同物种的细菌细胞可以通过融合细胞壁和细胞膜并共享细胞内含物(包括蛋白质和核糖核酸(RNA))来组成独特的杂交细胞,蛋白质和核糖核酸(RNA)是调节基因表达并控制细胞代谢的分子。换句话说,有机体在此过程中交换了物质并失去了自己的部分身份。

这项史无前例的观察结果于9月1日星期二在《美国微生物学会》杂志mBio上发表,它有可能阐明影响人类健康,能源研究,生物技术等的无法解释的现象。

由Eleftherios(Terry)Papoutsakis,尤德尔·尤金·杜蓬(Unidel Eugene Du Pont)化学和生物分子工程学系主任领导的研究小组研究了梭菌梭状芽胞杆菌和丙酮丁醇梭菌之间的相互作用。这些细菌在营养系统中协同工作,产生互惠互利的代谢产物。

研究小组发现C. ljungdahlii入侵了C. acetobutylicum。两种生物结合细胞壁和细胞膜,交换蛋白质和RNA形成杂交细胞,其中一些继续分裂并实际上分化为特征性孢子形成程序。

Papoutsakis说:“他们混合了各种机制来生存或进行新陈代谢,这是非同寻常的,因为我们一直认为每种生物都有自己独立的身份和机制。”

以前,研究人员已经观察到细菌可以通过纳米管交换某些物质。组合成混合细胞是出乎意料的。

该论文的第一作者,化学与生物分子工程专业的博士生卡米尔·夏宾(Kamil Charubin)说:“这是我们首次在这种细菌中显示出这种细菌,这也是一种如何交换物质的新机制。”

尽管这种物种间微生物融合的现象现在是首次报道,但在许多细菌对中它很可能普遍存在。

那么为什么细菌会费心地融合在一起呢?简单的答案很可能是因为这个过程使微生物可以共享可以增加其生存几率的机器。

例如,某些致病细菌(会引起疾病的细菌)可能会从其他抗药性细菌中借用蛋白质,以增强自身的抗药性。为了逃避免疫系统的检测,某些细菌可能从其他细菌那里借用机器。这也可能有助于解释为什么某些细菌难以培养或出于研究或医学诊断目的而生长。这些难以培养的细菌可能与其他微生物结合或一起工作,并依靠它们而存在,而不是自行生长繁殖。

研究小组的发现可能会影响人们对生物学进化的理解,因为一旦细菌物种共享了机器,它们就可以一起进化,而不仅仅是自己进化。

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