新浪科技讯 北京时间9月3日消息,据国外媒体报道,群集细菌死亡时会发出“尖叫”,提醒周围细菌有危险逼近。

当然,这些死亡尖叫是听不见的。相反,它们是化学警报,即细菌在濒临死亡时传播出来的信号,称为“死亡信号传递”。

通过“死亡信号传递”这个行为,细菌可以提醒它们群集中的邻居注意致命威胁的存在,从而拯救群集中的大部分细菌(即运动中的细菌群)。科学家在一项新研究中写道,当面临如抗生素等威胁时,细菌的化学死亡尖叫可以为幸存细菌提供充足的时间来获得传递抗生素耐药性的突变。

很多种细菌在细长的尾状结构“鞭毛”的作用下高速游动。有时候,像大肠杆菌这些细菌的群集内有数十亿个细菌,它们以群体方式协调性地依靠鞭毛在固定表面上移动。

“细菌群集具有代谢活性,并且生长旺盛,”研究人员写道。出于这个原因,科学家们怀疑,群集也可能具有自己的抗生素耐药性进化机制。不过,这种机制或许跟单个细胞的耐药性进化机制不同。

之前,研究人员曾指出,当群集细菌遭遇抗生素时,其中大约有25%的细菌会死亡。死去的细菌似乎在以某种方式保护着幸存细菌。在一部分群集同伴死去后,幸存的细胞似乎会主动远离抗生素。但是,那时候,研究人员还不清楚,到底是什么因素促使细菌有这样的行为。

而在这项新的研究中,科学家观察了大肠杆菌群集遭遇抗生素时发生的情形,以揭示死去细胞如何拯救剩余的群集。

数十亿个大肠杆菌以群体方式在固体表面移动数十亿个大肠杆菌以群体方式在固体表面移动

死去细胞发出的信号

研究人员发现,群集中死去的大肠杆菌会释放出一种死亡信号:一种可与群集中活细胞外膜相结合的蛋白质。

论文共同作者、生物科学教授拉希卡·哈尔西说,在这些垂死的化学“尖叫”作用下,死去的细菌可以激活活细胞膜中的机制,“开始排出抗生素”。研究表明,这说明该“尖叫”化合物可以传递出“紧急状态”信号,提醒活细菌注意存在的危险。

死亡信号打开的基因级联不仅保护幸存群集免受抗生素追杀,同时也强化了针对杀死它们战友的化合物的耐药性。更重要的是,科学家们意识到,群集细菌的亚群也具有遗传变异性;有些比其他同伴更容易受到抗生素的影响。不同细菌群集可能会协同培育出不同的亚群,作为进化的生存策略——假如新的抗生素杀死了群集中的弱小成员,那么它们的牺牲会保护剩余成员。

“死去的细胞正帮助整个群集活下去,”哈尔西说。

研究结果表明,在密集的细菌群集中,接触低剂量的抗生素实际上更有助于细菌群集获得抗生素耐药性。这对研究如何战胜细菌感染非常有启发。(匀琳)