突破！科學家們首次發現細菌在「捕撈」它們死去的朋友DNA

細菌是光滑的小吸盤。它們進化迅速，對抗生素產生耐藥性，因此變得越來越難以對付。現在，研究人員第一次捕捉到了微生物快速進化的機制之一。

兩種霍亂弧菌——導致霍亂的病原體——坐在顯微鏡下，發出鮮艷的綠色光芒。當我們觀察的時候，一條卷鬚從一個細菌中發出，將一段DNA哈在身上，然後把它帶回身體。

這種附屬物被稱為pili，細菌將來自不同生物體的新遺傳物質整合到自身DNA中以加速進化的過程被稱為水平基因轉移。

這是科學家們第一次直接觀察到一種細菌使用皮勒來影響這種基因轉移;這是一個被假設了幾十年的機制。

「水平基因轉移是抗生素耐藥性在細菌物種之間移動的重要方式，但這一過程從未被觀察過，因為所涉及的結構非常小，」印第安納大學布盧明頓分校的生物學家Ankur Dalia說。

「了解這個過程很重要，因為我們越了解細菌如何共享DNA，我們就越有可能挫敗它。」

細菌是如何利用他們的菌毛來獲取DNA的，這一點仍然難以捉摸，部分原因是涉及到的小範圍。皮勒斯比人的頭髮細一萬多倍，這意味著很難觀察到。

研究小組所做的——以及這些細菌發出奇異的綠光的原因——是開發了一種新的方法，可以用熒光染料把菌毛和DNA都塗上。當他們把整套設備和卡布堆放在顯微鏡下時，他們第一次親眼目睹了整個過程。

在這個頁面頂部的視頻中，你可以看到右邊的這個。左邊的圖片是沒有染料的場景。

它在細胞壁的孔洞中划出一條線來獲取一段DNA，然後將其精確地重新導入。

生物學家考特尼·埃里森說:「這就像穿針一樣。」

「外膜上的孔的大小几乎和一個彎成兩半的DNA螺旋的寬度一樣，這很可能就是我們所看到的。」如果沒有皮勒來引導它，那麼DNA以合適的角度撞擊毛孔進入細胞的幾率基本上為零。

抗生素耐藥性可以通過幾種方式在細菌之間轉移——水平基因轉移也有幾種機制。從周圍環境中攝取DNA被稱為轉化。

當細菌死亡時，它們分裂並釋放自己的DNA，於是其他的細菌可以誘捕並吸收它。如果死細菌有抗生素耐藥性，那麼感染了死者DNA的細菌也會產生這種耐藥性，並將其傳播給自己的後代。

這樣，抵抗就會像野火一樣在人群中蔓延。這是一個大問題。根據美國疾病控制與預防中心的數據，由於抗生素耐藥性，美國至少有23000人死亡。

通過弄清楚細菌傳播抗生素耐藥性的確切機制，研究人員希望能夠設計出預防的方法。

下一步是弄清楚pili如何在正確的位置鎖定DNA——尤其是因為與這一過程有關的蛋白質似乎與DNA發生了前所未有的相互作用。

他們也希望用熒光染料的方法來觀察pili的其他功能。

Dalia說:「這些都是多功能的附屬物。」「這種在IU上發明的方法，真正開啟了我們對一系列細菌功能的基本認識。」

這項研究發表在《自然微生物》雜誌上。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！