科学家破解细菌在狭小空间中逃逸的本领学术资讯

科学家们已经破译了一些类型的“游泳”细菌是如何进化出在狭小空间中逃逸的本领的。这一发现可能为找到阻止某些细菌传播的新方法铺平道路，包括导致食物中毒和胃溃疡的细菌。

许多细菌可以游动，方便它们寻找新的食物来源，致病细菌的游动还会有利于它们的感染和传播。几乎所有游动的细菌都用一种类似于螺旋桨的推进器来帮助自己游动，这种推进器被称为“鞭毛”。细菌鞭毛由成千上万排列成螺旋链的蛋白质组成。

一个包含多学科的科学家团队，包括来自加拿大约克大学的研究人员，发现一些类型的细菌已经进化出由许多不同类型的蛋白质模块组成的复杂鞭毛，使它们能够自如地逃离狭小空间。

科学家们研究了一种名为Shewanella putrefaciens的腐败希瓦氏菌，发现当它们被困在狭窄的空间中时，它们的复杂鞭毛会紧紧扣住，并且缠绕在细胞体外周，使它们能够自由旋转。

这项研究的共同作者，来自物理学系的Laurence Wilson博士说：“为什么有些细菌，如大肠杆菌，它的鞭毛由单一的蛋白质组成，而有些细菌的鞭毛有由许多不同类型的蛋白质组成，这一直是个谜。”大自然喜欢把事情简单化。在任何“机器”中，更多的组件意味着更多的出错可能性。我们的研究表明，复杂的鞭毛所具有的功能是帮助细菌在被困于狭窄空间中时逃逸，其优势远大于基因编码这些蛋白质模块所需的成本消耗。

为了这项研究，约克大学的科学家们利用他们世界级的高速全息显微技术专家对细胞进行3D追踪，让他们能够看到细胞如何使用鞭毛游动和扩散。德国微生物学和分子生物学研究所的合作者们仔细地确定了不同的蛋白质模块位于单个鞭毛内的位置。来自德国马尔堡菲利普斯大学的计算机科学家随后建立了一系列的模拟，以便于他们测试鞭毛物理性质缓慢变化的规律。

他们发现，腐败希瓦氏菌鞭毛中的蛋白质模块以最佳方式排列，当移除或交换鞭毛蛋白模块时，细菌在“开阔的水域”或在狭窄空间中游泳的能力均受到损害。

Wilson博士补充道：“我们发现一些细菌，如引起食物中毒的空肠弯曲菌，以及引起胃溃疡的幽门螺旋杆菌，在鞭毛中含有多种蛋白质模块。这项研究使我们对细菌的物理传播方式有了更好的理解，有助于我们开发阻止有害细菌感染传播的新途径。”

该文章发表在《自然通讯》杂志上，题为“细菌鞭毛中几种鞭毛蛋白的空间排列改善了细菌在不同环境中的游动能力”。

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编译：小贝

审稿：西莫

责编：唐林芳

期刊来源：《自然通讯》

期刊编号：2041-1723

原文链接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-12/uoy-pph121818.php

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