感染

科学家们首次发现细菌通过“吞噬”其他细菌,来获取他们的能力

作者:佚名 来源: medicalxpress 日期:2018-06-18
导读

         细菌是光滑的小吸盘。它们进化迅速,对抗生素产生耐药性,因此变得越来越难以对付。现在,研究人员第一次解开了了微生物快速进化的谜题。 霍乱弧菌是导致霍乱的病原体,在显微镜下,两只霍乱弧菌发出鲜艳的绿色光芒。当我们观察的时候,一条卷须从一个细菌中发出,将一段DNA哈在身上,然后把它带回身体。 这种附属物被称为菌毛,细菌将来自不同生物体的新遗传物质整合到自身DNA中以加速进化的过程被称为水平基因转移。

关键字:  细菌 

        细菌是光滑的小吸盘。它们进化迅速,对抗生素产生耐药性,因此变得越来越难以对付。现在,研究人员第一次解开了了微生物快速进化的谜题。

        霍乱弧菌是导致霍乱的病原体,在显微镜下,两只霍乱弧菌发出鲜艳的绿色光芒。当我们观察的时候,一条卷须从一个细菌中发出,将一段DNA哈在身上,然后把它带回身体。

        这种附属物被称为菌毛,细菌将来自不同生物体的新遗传物质整合到自身DNA中以加速进化的过程被称为水平基因转移。

        这是科学家们第一次直接观察到一种细菌使用菌毛来影响这种基因转移;这一个被假设了几十年的机制第一次被证实。

        印第安纳大学布卢明顿分校的生物学家Ankur Dalia说:“水平基因转移是细菌之间抗生素耐药性传播的重要途径,但这一过程之前从未被观察到,因为它所涉及的结构是如此的小得难以发现。”

        “了解这个过程很重要,因为我们越了解细菌如何共享DNA,我们就越有可能挫败它。”

        细菌是如何利用他们的菌毛来获取DNA的,这一点仍然难以捉摸,主要原因是因为菌毛直径十分细小。菌毛比人的头发细一万多倍,这意味着很难观察到。

        研究小组所做的是开发了一种新的方法——及这些细菌发出奇异的绿光的原因,可以用荧光染料把菌毛和DNA都涂上。当他们把整套设备和卡布堆放在显微镜下时,他们第一次亲眼目睹了整个过程。

        在这个页面顶部的视频中,你可以看到右边的这个。左边的图片是没有染料的场景。

        它在细胞壁的孔洞中划出一条线来获取一段DNA,然后将其精确地重新导入。

        生物学家考特尼·埃里森说:“这就像穿针一样。”

        “外膜上的孔的大小几乎和一个弯成两半的DNA螺旋的宽度一样,这很可能就是我们所看到的。”如果没有菌毛来引导它,那么DNA以合适的角度撞击毛孔进入细胞的几率基本上为零。

        抗生素耐药性可以通过几种方式在细菌之间转移,水平基因转移也有对应的几种机制从周围环境中摄取DNA被称为转化。

        当细菌死亡时,它们分裂并释放自己的DNA,于是其他的细菌可以诱捕并吸收它。如果死细菌有抗生素耐药性,那么感染了死者DNA的细菌也会产生这种耐药性,并将其传播给自己的后代。

        这样,抵抗就会像野火一样在人群中蔓延。这是一个大问题。根据美国疾病控制与预防中心的数据,由于抗生素耐药性,美国至少有23000人死亡。

        通过弄清楚细菌传播抗生素耐药性的确切机制,研究人员希望能够设计出预防的方法。

        下一步是弄清楚菌毛如何在正确的位置锁定DNA——尤其是因为与这一过程有关的蛋白质似乎与DNA发生了前所未有的相互作用。

        他们也希望用荧光染料的方法来观察菌毛的其他功能。

        Dalia说:“这些都是多功能的附属物。”“这种在IU上发明的方法,真正开启了我们对一系列细菌功能的基本认识。”

        这项研究发表在《自然微生物》杂志上

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