我们早就知道细菌会互相杀死；它是微生物生命的一部分。但亚利桑那州立大学和一个国际科学家团队的新研究揭示了更可怕的事情：一些细菌不仅会杀死它们的邻居，还会吃了它们。
6月12日发表在《Science》杂志上的这项研究表明，在营养不良的条件下，某些细菌使用一种残忍的分子武器——VI型分泌系统（T6SS）——刺杀和吞噬其邻居，以此作为生存策略。
ASU助理教授分子科学学院和核心教员Glen D’Souza说：“关键是：当事情变得艰难时，你会吃掉你的邻居。我们已经知道细菌会互相杀死，这是教科书。但我们看到的是，细菌不仅要有武器来杀死，而且要控制自己在无法生长的情况下使用这些武器来吞食他人。”
为什么这项研究很重要
研究是推动美国进步的无形之手。它开启了发现，创造了机会。它开发新技术和新的做事方式。
了解这些微生物武器可以帮助研究人员设计更智能的益生菌，改进地球气候系统的模型，并开发新的治病工具。
“大多数细菌会悄悄地从周围环境中收集营养物质，但也有少数细菌是专门的捕猎者，会杀死并吞噬其他生物或细胞，”基础和应用微生物组学生物设计中心主任Ferran Garcia-Pichel说。“这项研究和D’Souza博士的团队揭示，即使是所谓无害的细菌，在压力下也会成为杀手。当资源枯竭时，即使看似无害的细菌也会翻转——一种微生物Jekyll和Hyde。结果表明，它们的美只不过是表层的。”
微型鱼叉枪
T6SS就像一把微型鱼叉枪。一种细菌向附近的细胞发射针状武器，注入毒素导致细胞破裂。
从历史上看，科学家们认为这一系统主要是为了竞争，清除竞争对手以腾出空间，但包括苏黎世理工大学和伊瓦格（瑞士联邦水产科学技术研究所）研究人员在内的多机构研究团队发现，细菌不仅仅是为了领土而杀人，在战略上杀戮以换取晚餐，并帮助自己成长。
利用延时成像技术、基因工具和化学标记，科学家们缓慢地观察着工作中的微观刺客。
在海洋细菌和人类肠道微生物中，携带T6SS的细菌在营养素匮乏时攻击邻居，然后通过喂食死者泄漏的遗骸而生长。
为了生存而吃
为了证明这不仅仅是巧合，该团队随后从基因上“关闭”了某些菌株的T6SS。当这些经过基因编辑的细菌被放在营养不良的环境中，有潜在的猎物时，它们就无法生长。但未经编辑的细菌，那些仍然能够杀死的细菌，却茁壮成长。他们的生存取决于谋杀。
该团队还分析了海洋环境中的细菌基因组，发现这些杀伤系统广泛存在。
“这不仅仅发生在实验室里，”D’Souza说。“它存在于许多不同的环境中，从海洋到人类肠道，它在自然界中都是可操作的。”
微小的战斗，巨大的影响
关于细菌的隐藏世界还有很多待发现，但通过揭示它们赖以生存的策略，科学家们开始改写微生物的生活规则。
该研究的第一作者、苏黎世理工学院前博士生Astrid Stubbusch表示：“观察这些细胞的活动真的让人明白细菌的资源是多么丰富。通过从邻居那里缓慢释放营养物质，当每一个分子都有价值时，他们可以最大限度地获取营养物质，这揭示了微生物食物网中我们以前从未意识到的新联系。”
这种见解具有广泛的含义。
如果科学家能够更好地理解这些细菌武器的工作原理和原因，他们就可以开始设计更智能的益生菌，这些益生菌不仅能在肠道内共存，还能通过清除有害微生物来积极保护肠道。
它还可能导致新的抗生素，而此时耐药性正在上升。细菌用来从竞争对手身上提取营养素的鱼叉也可以被用来将药物直接输送到问题病原体中，这为有针对性的抗药性治疗提供了一个新的前沿。
在我们的身体之外，在海洋中，细菌帮助调节地球的碳循环。当致命细菌消灭了分解藻类并回收碳的微生物时，它改变了我们对碳最终流向何处的思考——海洋还是空气。
通过解码微生物如何相互杀死和消耗，这项研究可以重塑我们对生态系统的看法——从人类肠道到调节地球气候的广阔海洋。
目前，有一件事是肯定的：当食物用完时，细菌不仅仅是竞争，它们会打猎。
Glen D’Souza正在积极招募本科生、研究生和博士后学生参与类似项目并加入他的实验室。如果有兴趣，请发送电子邮件至glen.dsouza@asu.edu.
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