大腸桿菌作為單細胞細菌卻表現出以前未知的”多細胞性”
大腸桿菌可以說是地球上被研究得最透徹的生物體,但是科學家們現在發現了一種在細菌中幾乎從未見過的新行為。這種通常是單細胞的生物體已經顯示出以前未知的多細胞階段的跡象。
大腸桿菌是我們腸子裡的常客,在那裡它大多情況下是有幫助的,但是一旦它跑到別的器官,就會引起許多類型的感染,包括尿毒症、肺炎或食物中毒。鑑於大腸桿菌的普遍性和潛在危害,幾個世紀以來,人們對它進行了仔細的研究,以找到治療或預防感染的方法,並用於基因工程。
這項新研究的通訊作者Kyle Allison說:”它可能是地球上研究得最好、理解得最好的生物體。因此,在微生物學家中存在一種趨勢,特別是在過去20年左右,更多關注其他微生物。但我們已經發現了一些以前在細菌中從未見過的東西。”
最耐人尋味的新發現是,大腸桿菌可能並不總是一個單細胞生物體。在帶有活細胞成像的微流控設備的測試中,研究小組發現,有時單個細菌會聚集成”四人組”,形成玫瑰花瓣形態,這種細胞結構通常在單細胞生物中看不到,但卻是多細胞生物的細胞分裂過程中的一個關鍵步驟。
艾利森說:”玫瑰花在高等生物中相當重要,如哺乳動物,因為它們啟動了像胚胎髮育的過程。”
顯微鏡下的大腸桿菌,顯示出形成鏈狀的輪狀體(上)和形成生物膜的平行鏈(下),Emory大學
人們看到大腸桿菌的菌落以鏈狀方式生長,在每個”環節”中保持其四細胞排列,可延續長達十代。平行鏈被發現在一個表面上形成生物膜,從而起到保護群體的作用。這種行為以前從未在大腸桿菌中出現過。
“我們在這裡看到的是細菌也許不是我們過去認為的那樣,”埃里森說。”我的懷疑是,這種情況遠比我們知道的要普遍。”
除了突出一個事實,即總是有更多的東西需要學習,即使是在研究良好的物種中,該團隊說,這一發現可能有助於為未來的合成生物學工作提供信息,治療細菌感染,以及可能為各種目的創造可編程的生物膜。
該研究發表在《iScience》雜誌上。