根据达特茅斯学院的一项新研究，当多个物种占据同一空间时，通过利用天敌来对抗致病细菌的努力可能会受到破坏。
《国家科学院院刊》封面上刊登的一项研究 发现，当在混合菌落中生长时，一些有害细菌可能能够通过在竞争物种群体中寻求保护来抵御以它们为目标的其他细菌和病毒的攻击。
研究人员发现，当肠道细菌大肠杆菌生长在一起时，它们会被紧密堆积的霍乱弧菌菌落包围——霍乱弧菌会导致致命的霍乱病。这些集群保护大肠杆菌免受细菌 Bdellovibrio bacteriovorus 的侵害，Bdellovibrio bacteriovorus 分别捕食这两个物种，但在研究中只能杀死霍乱弧菌的外层。这使得在菌落内绝缘的大肠杆菌和霍乱弧菌的毫发无损的细胞可以自由繁殖。
通讯作者、生物科学助理教授Carey Nadell说，这些发现为生物抗菌剂的开发增加了一层新的复杂性，其中部署了杀死细菌或病毒(称为噬菌体)来对抗感染。 这些生物体在穿透细菌菌落或生物膜方面比抗生素更有效，并且已成为抗生素的可能补充或替代品。由于药物的过度使用，世界范围内的细菌对抗生素的耐药性越来越强。
然而，大多数关于捕食性细菌和噬菌体的研究都集中在液体培养物或单一物种生物膜上，Nadell 说。在第一作者 Benjamin Wucher, Guarini '22 的带领下，达特茅斯学院的研究表明，多种细菌物种之间的相互作用——这在现实生活中更为常见——很难通过单独研究物种来预测。Guarini '25 的合著者 James Winans 是与 Nadell 和 Wucher 于 12 月在 PLoS Biology 杂志上发表的一项相关研究的第一作者 ，该研究发现大肠杆菌在嵌入霍乱弧菌群中时也可以避开噬菌体 T7。
“我们实验的某些元素更接近现实生活——许多感染是由生物膜中与其他细菌共存的细菌引起的。它们就像一片森林——它们是小生态系统，”纳德尔说。
“对于大肠杆菌来说，如果它与霍乱弧菌一起生长，它的表现可能比单独生长更好，但霍乱弧菌的表现更差。令人着迷的是，一起生长对每个物种的生存机会产生了相反的影响，”他说。“我们的研究表明，猎物种群抵抗或不抵抗捕食者的方式在多物种条件下可能非常不同。噬菌体和捕食性细菌杀死有害细菌的功效可能取决于它们的猎物所生活的其他物种，以及它们单独产生的生物膜结构与一起产生的生物膜结构。”
在 PNAS 研究中，对大肠杆菌的保护取决于这两种细菌开始生长时的距离。当人口稀少时，霍乱弧菌有足够的空间形成紧密堆积的菌落，这些菌落会包围大肠杆菌，而大肠杆菌不会生长得那么密集。
但是当这两个物种开始时靠近在一起时，大肠杆菌阻止了霍乱弧菌产生其正常的群体结构。这种破坏导致这两个物种更容易被 B. bacteriovorus 杀死。
“当我们将这些物种放在一起时，我们观察到生物膜的特性，我们无法真正预测每个单独的生物膜特性，这些特性会对使用噬菌体和捕食性细菌杀死它们产生直接影响，”纳德尔说。
“我们的工作强调了研究多物种生物膜结构的其他例子的重要性，”他说。“我们相信我们所看到的将适用于其他案例，但这是何时以及在多大程度上适用的问题。”
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！