微觀戰爭：這種細菌的外膜受損後會部署”微型魚槍”反擊
有些細菌會部署微型矛槍來反擊對手的攻擊。巴塞爾大學的研究人員用極其鋒利的尖端戳細菌來模擬這些攻擊。透過這種方法，他們發現細菌會在細胞膜受損時組裝奈米武器，並迅速進行高精度反擊。研究人員發現，銅綠假單胞菌在外膜受損後能迅速組裝T6SS 奈米武器，進而精確地報復競爭對手。
假單胞菌被尖銳尖端損傷後會展開奈米魚槍（放大15,000 倍）。圖片來源：巴塞爾大學Biozentrum/SNI 奈米成像實驗室
在微生物世界中，和平共處與對營養和空間的激烈競爭並存。某些細菌透過使用被稱為VI 型分泌系統(T6SS) 的微型奈米級矛槍向對手注射致命混合物來擊敗對手並抵禦攻擊者。
巴塞爾大學生物中心的Marek Basler 教授領導的研究小組多年來一直在研究不同細菌物種的T6SS。 “我們知道銅綠假單胞菌在受到攻擊時會利用其T6SS 進行反擊”，Basler 解釋道。 “但我們不知道究竟是什麼觸發了奈米魚槍的組裝：與鄰居的接觸、有毒分子，還是僅僅是細胞損傷？”
研究人員與瑞士奈米科學研究所(SNI) 生物中心Argovia 奈米生物學教授Roderick Lim 密切合作，現已證明：銅綠假單胞菌對外膜破裂有反應——由機械力（例如用尖頭戳）引起。這項研究已發表在《科學進展》。
Roderick Lim 的實驗室在原子力顯微鏡(AFM) 技術方面擁有長期的專業知識。 “使用AFM，我們能夠模擬細菌T6SS 攻擊”，SNI 博士學院博士生、該研究的第一作者Mitchell Brüderlin 說道。 “借助針狀、超鋒利的AFM 尖端，我們可以接觸細菌表面，並隨著壓力的逐漸增加，以可控的方式刺穿外膜和內膜。”
結合螢光顯微鏡，研究人員發現細菌對外膜損傷有反應。 「在十秒鐘內，細菌就會在損傷部位組裝T6SS，通常會反覆組裝，然後精準地進行反擊，」巴斯勒補充道。 “我們的工作清楚地表明，破壞外膜是觸發T6SS 組裝的必要條件和充分條件。”
研究人員面臨的最大挑戰是細菌的大小和形狀。 「到目前為止，我們只使用AFM 研究真核細胞，包括人類細胞，」Lim 解釋。 “但假單胞菌比人類細胞小十倍以上，因此將它們戳到特定位置非常困難。”
在微生物生態系中，生存的關鍵在於策略，而銅綠假單胞菌顯然掌握了防禦的藝術。巴斯勒說：「針對局部攻擊進行有針對性的快速反擊，可以最大限度地減少失誤，並優化成本效益比。」這種巧妙的策略讓銅綠假單胞菌具有生存優勢，使其能夠使攻擊者喪失能力，並在多樣化且往往充滿挑戰的環境中茁壯成長。
編譯自/ ScitechDaily