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细菌追随它们的“鼻子”寻找美味的氨

了解地衣芽孢杆菌如何“闻到”氨,这是一种涉及厚生物膜反应的关键生存机制。

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我们知道细菌会散发臭味,但新的研究正在探讨细菌是否能够“闻到”气味。今天发表的一项研究认为,土壤中的地衣芽孢杆菌(*Bacillus licheniformis*)可以感知到附近细菌释放出的氨。虽然我们可能会因为闻到邻居散发的气体而皱眉,但细菌对氨的反应是构建厚厚的生物膜涂层。这项研究今天发表在《生物技术杂志》(*Biotechnology Journal*)上。之前的研究表明,细菌可以感知氧气等气体,但这是第一项认为细菌能够“闻到”气味的研究,因为氨本身就有气味。首席研究员Reindert Nijland解释说,细菌分解这种刺鼻的气体以获取有用的氮,因此氨探测器和生物膜反应可能是一种有用的生存工具。他甚至认为,这可能是嗅觉在进化历史上的早期例子。

“氨是最简单的可用氮源,”Nijland说。“所有生物都需要氮来产生蛋白质。”氨被认为同时信号指示营养物的存在和存在其他细菌,因为地衣芽孢杆菌响应氨产生的生物膜含有可以杀死竞争细菌的抗生素。他说,“能够‘闻到’氨‘让细菌能够感知到哪里有营养物,然后向那里迁移’。[The Scientist]

Nijland形容细菌的“嗅觉”发现是偶然的。研究人员将细菌放在隔离但相邻的位置,并改变生长条件,以测试生物膜的生长。产生最厚红色生物膜的细菌,邻近的是代谢硫酸铵(它们将其转化为氨)的细菌所在的孔。由于两组细菌之间没有连接,他们认为最好的生物膜生产者通过空气感知到了其他细菌释放出的氨。

为了节省实验室空间,研究人员决定使用一个96孔的塑料培养板,为常见的土壤细菌地衣芽孢杆菌(*Bacillus licheniformis*)创建两种生长条件。在该板的左侧所有孔中,研究人员在富含营养的复杂培养基中培养细菌;在右侧,他们使用营养较少但特意设计用于刺激生物膜生长的培养基……研究人员观察到了一个梯度:靠近左侧细菌(享用富含营养培养基)的孔中的培养物分泌了最多的粘液,并呈现出粉红色。远离右侧最富裕细菌的培养物则最不粘滑,也最不粉红。[Scientific American]

鉴于之前有研究表明细菌可以感知气体,一些人认为这项研究并不那么令人惊讶,并质疑细菌是否真的在“闻”。但无论细菌是真正在闻还是仅仅在感知,研究人员都认为他们的新认识可能有助于他们抑制这些生物膜的产生,以及当细菌在医疗器械等表面形成生物膜时引起的感染。

“其他研究人员可能会批评使用‘嗅觉’这个词,”Nijland补充说。“如果你将其定义为感知挥发性分子,那正是我们观察到的。”他希望这些结果能带来对抗生物膜的策略,生物膜抵抗抗生素,并使致病细菌更加危险。[Nature News]

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图片:flickr / Mark Watson

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