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Science:细菌也有“触觉”?

2017/10/31 来源:生物探索
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导读
传统看法认为,细菌并没有感觉器官,但仍然能熟练地感知环境。但近期发表在Science杂志上的一项研究揭示,细菌不仅能对化学信号作出响应,而且还具有“触觉”。


“细菌通过黏膜或肠壁等组织和表面侵染宿主动物的身体。最初接触的几秒钟往往对感染的成功至关重要。一些病原体利用机械刺激诱导其毒性,并获得损伤宿主组织的能力。”由巴塞尔大学生物中心的Urs Jenal教授领导的研究小组,揭示了细菌如何通过表面“感觉”,以及在感染过程最初几秒钟里究竟发生了什么。


新的研究方向

近几十年来,科学家们在探索细菌如何感知并处理化学信号方面取得了巨大进展。“然而,我们不知道细菌如何解读机械刺激,并改变它们行为来响应这些线索。”Jenal说,“使用非致病的新月柄杆菌(Caulobacter crescentus)作为模型,我们第一次能够展示细菌的‘触觉’。这种机制帮助他们识别表面,并诱导产生细胞自身的即时胶粘剂。”

细菌如何识别表面并黏附它们

新月柄杆菌细胞被膜上有一根很长的鞭毛,正是它的旋转使细菌能在液体中移动。令研究人员感到惊讶的是,鞭毛也被用作机械传感器官。质子通过离子通道进入细胞为鞭毛运动提供动力。当游动的细胞接触表面时,鞭毛受到干扰,质子流中断。

研究人员认为,发反应信号是这样被引发的:细菌细胞促进了第二信使的合成,而后者又刺激黏附素的产生,使其在几秒钟内将细菌固定在表面上。“这是一个令人印象深刻的例子,说明细菌在遇到表面时能迅速明确地改变它们的行为。”Jenal说。


新月柄杆菌的表面感觉模式。图片来源:Science

更好地理解传染病

“尽管新月柄杆菌是一种无害的环境细菌,但这一发现让我们能更进一步理解传染病。” 新月柄杆菌的这种机制也适用于重要的人类病原体。”Jenal说。为了更好地控制和治疗感染,必须在表面接触后的最初几秒钟内更好地理解细菌感染过程。

参考资料:

Second messenger–mediated tactile response by a bacterial rotary motor

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