新發現病菌也有“公、私”之分

記者從中國科學技術大學了解到，該校合肥微尺度物質科學國家研究中心金帆教授課題組的一項交叉科學研究，揭示了綠膿桿菌中合作演化穩定的機制。該成果日前發表在國際權威學術期刊《自然·通訊》上。

綠膿桿菌是一種在自然界廣泛存在的條件性致病菌。在綠膿桿菌的感染過程中，宿主體內的鐵被宿主產生的螯鐵蛋白束縛導致不能被細菌攝取利用，這將導致細菌無法在宿主體內生長復制。此時，綠膿桿菌會通過一種特有的合作模式生產，分泌一種公共的載鐵子幫助細菌攝取關鍵的營養物質鐵。然而，這種合成（無私）的細菌行為在演化中并不穩定，很容易受到自私的，也就是不生產載鐵子細菌的入侵，最終導致合作的崩潰。理解綠膿桿菌這種特有合作機制，對如何保持穩定而不被自私菌入侵具有重要的臨床指導意義。

研究人員發現，當細菌在外界環境張力較小時，細菌傾向于分享公共產物，此時無私的細菌可以被自私細菌入侵而取代。但是一旦外界環境變差，如紫外線、抗生素、免疫反應等，細菌會通過主動減少公共產物的外排將載鐵子私有化，這些私有化的物質可以幫助細菌抵抗環境張力渡過難關，自私菌因為沒有載鐵子的保護而被淘汰。這種特有的策略被稱之為“條件性的私有化”。

研究人員后續通過演化實驗以及理論計算證明，條件性的私有化可以保護細菌的合作不被自私細菌入侵。條件性私有化機制的闡明對理解微生物合作的起源、演化、穩定具有重大意義，同時對治療綠膿桿菌介導的感染提供有趣的新思路，即通過干擾條件性的私有化，利用“無間道”的方式破壞、瓦解細菌之間的合作，從而在宿主內清除致病菌。