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一些细菌会部署微型矛枪来反击对手的攻击。巴塞尔大学的研究人员用极其锋利的尖端戳细菌来模拟这些攻击。通过这种方法，他们发现细菌会在细胞膜受损时组装纳米武器，并迅速进行高精度反击。研究人员发现，铜绿假单胞菌在外膜受损后能迅速组装 T6SS 纳米武器，从而对竞争对手进行精确报复。
假单胞菌被尖锐尖端损伤后会展开纳米鱼枪（放大 15000 倍）。图片来源：巴塞尔大学 Biozentrum/SNI 纳米成像实验室
在微生物世界中，和平共处与对营养和空间的激烈竞争并存。某些细菌通过使用被称为 VI 型分泌系统 (T6SS) 的微型纳米级矛枪向对手注射致命混合物来战胜对手并抵御攻击者。
巴塞尔大学生物中心的 Marek Basler 教授领导的研究小组多年来一直在研究不同细菌物种的 T6SS。“我们知道铜绿假单胞菌在受到攻击时会利用其 T6SS 进行反击”，Basler 解释道。“但我们不知道究竟是什么触发了纳米鱼枪的组装：与邻居的接触、有毒分子，还是仅仅是细胞损伤？”
研究人员与瑞士纳米科学研究所 (SNI) 生物中心 Argovia 纳米生物学教授 Roderick Lim 密切合作，现已证明：铜绿假单胞菌对外膜破裂有反应——由机械力（例如用尖头戳）引起。这项研究已发表在《科学进展》上。
Roderick Lim 的实验室在原子力显微镜 (AFM) 技术方面拥有长期的专业知识。“使用 AFM，我们能够模拟细菌 T6SS 攻击”，SNI 博士学院博士生、该研究的第一作者 Mitchell Brüderlin 说道。“借助针状、超锋利的 AFM 尖端，我们可以接触细菌表面，并随着压力的逐渐增加，以可控的方式刺穿外膜和内膜。”
结合荧光显微镜，研究人员发现细菌对外膜损伤有反应。“在十秒钟内，细菌就会在损伤部位组装 T6SS，通常会反复组装，然后精准地进行反击， ”巴斯勒补充道。“我们的工作清楚地表明，破坏外膜是触发 T6SS 组装的必要条件和充分条件。”
研究人员面临的最大挑战是细菌的大小和形状。“到目前为止，我们只使用 AFM 研究真核细胞，包括人类细胞，”Lim 解释说。“但假单胞菌比人类细胞小十倍以上，因此将它们戳到特定位置非常困难。”
在微生物生态系统中，生存的关键在于策略，而铜绿假单胞菌显然掌握了防御的艺术。巴斯勒说：“针对局部攻击进行有针对性的快速反击，可以最大限度地减少失误，并优化成本效益比。”这种巧妙的策略让铜绿假单胞菌具有生存优势，使其能够使攻击者丧失能力，并在多样化且往往充满挑战的环境中茁壮成长。
编译自/ScitechDaily
DOI: 10.1126/sciadv.adr1713
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