科學(xué)家研究“細菌自導(dǎo)導(dǎo)彈”：將加快微生物學(xué)發(fā)展

　　據(jù)外媒報道，來自勞倫斯伯克利國家實驗室的一個研究小組正在深入研究一種奇特的、由細菌制造出來的納米機器，據(jù)悉，這種機器可以加快微生物學(xué)的發(fā)展。這個被叫做tailocins的武器可以只對特定的敵人發(fā)起攻擊。

　　參與該項研究的科學(xué)家Vivek Mutalik解釋稱：“Tailocins是由細菌制造的超強蛋白質(zhì)納米機器。它們看起來像噬菌體，但它們沒有殼體，殼體是包含病毒DNA和復(fù)制機制的噬菌體的‘頭’。所以，它們就像一根彈簧針，穿過細胞膜，在細胞質(zhì)上開一個洞，這樣細胞就會失去離子和內(nèi)容物然后崩潰?！?/p>

　　各種各樣的細菌都能產(chǎn)生tailocins且似乎是在壓力條件下產(chǎn)生的。由于tailocins只對特定的菌株致命--事實上，這種病毒的特異性如此之強以至于它們獲得了“細菌自導(dǎo)導(dǎo)彈”的綽號--tailocins似乎是細菌用來跟對手競爭的工具。由于它們跟噬菌體的相似性，科學(xué)家認為tailocins最初是在病毒感染期間由DNA插入細菌基因組中的，而在進化過程中，細菌丟棄部分噬菌體DNA雖沒有用但卻保留了對它們自身有好處的部分。

　　但tailocins不像大多數(shù)通過進化選擇的能力，它不能拯救個體。根據(jù)Mutalik的說法，如果細菌產(chǎn)生tailocins，它們就會被殺死，就像它們被真正的噬菌體病毒感染一樣。但釋放后，tailocins只針對特定菌株而不會傷害宿主譜系中的其他細胞。

　　“它們雖然讓同類受益，但卻犧牲了自己，這是一種利他行為。但我們還不明白這種現(xiàn)象在自然界中是如何發(fā)生的，”Mutalik說道。與此同時，科學(xué)家們也不清楚tailocins的刺針是如何起作用的。

　　伯克利合作團隊在他們最近的一篇論文中探索了tailocins如何攻擊特定菌株的遺傳基礎(chǔ)和物理機制，另外，他們還研究了tailocins生產(chǎn)者和它們目標菌株之間的遺傳相似性和差異性。

　　生物學(xué)家在檢查了12種已知使用tailocins的土壤細菌后發(fā)現(xiàn)附著在外膜上的脂多糖的差異可以決定一種菌株是否被特定的tailocins鎖定。

　　“我們所研究的細菌生活在一個具有挑戰(zhàn)性的、資源匱乏的環(huán)境中，所以我們想知道它們是如何使用tailocins為生存而戰(zhàn)的，”這項研究的論文聯(lián)合作者Adam Arkin表示。

　　Arkin指出，盡管科學(xué)家們在實驗室里很容易誘導(dǎo)細菌產(chǎn)生tailocins，但仍有許多未解的問題存在，像如何在自然環(huán)境中部署tailocins、如何以及為什么特定的菌株會跟被精準定位成刺客的目標。

　　“一旦我們了解了靶向機制，我們就可以開始自己使用這些tailocins，”Arkin補充道，“醫(yī)學(xué)的潛力顯然是巨大的，但對于我們所做的科學(xué)來說也是不可思議的，我們正在研究環(huán)境微生物如何相互作用以及這些相互作用在重要生態(tài)過程中的作用如碳固存和氮處理?！?/p>

　　目前，要弄清楚群落中每個微生物在做什么是非常困難的，因為科學(xué)家們無法輕易地增加或減少菌株并觀察其結(jié)果。而如果利用適當?shù)膖ailocins則能讓這些實驗?zāi)芨尤菀椎玫酵瓿伞?/p>

　　Mutalik, Arkin和他們的同事也在進行后續(xù)研究，旨在揭示tailocins的作用機制。他們計劃利用伯克利實驗室的先進成像設(shè)備，對整個過程進行原子水平的快照，從泰洛辛與目標細胞結(jié)合的那一刻起，一直到細胞收縮。從本質(zhì)上說，他們將拍攝一部微觀的殺戮電影。