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细菌的争斗标志着肠道微生物群的生命

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从细菌的角度来说,它在人的肠道里非常拥挤,数以万亿计的细胞在争夺一个位置,以执行一系列特殊的、往往是至关重要的任务。耶鲁大学3月7日发表在《美国国家科学院院刊》(journal of the Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一项新研究表明,这些“友好”细菌积极地划定自己的领地,向任何敢于与之碰撞的细胞注入致命毒素。

“这些细菌对我们很友好,但拥有一个精心设计的武器库来保护它们的空间,”西校区微生物科学研究所微生物病机学系的Aaron Wexler说,他也是这项研究的第一作者。“我们认为这是细菌检查它们邻居的一种方式——就好像在问‘你和我一样吗?’”

哺乳动物的肠道细菌已经协同进化,承担了许多对健康至关重要的任务。当我们为细菌提供营养和温暖的生存环境时,它们会从我们的饮食中获取难以消化的部分,产生我们无法制造的维生素,抵御危险的病原体,并调整我们的免疫系统。细菌也会互相帮助——例如,一些细菌已经进化到可以消耗其他物种的副产品。

韦克斯勒和资深作家安德鲁·古德曼想要探索这些细胞是如何紧密结合在一起工作的。令他们惊讶的是,他们发现细菌之间几乎一直处于战争状态。

他们发现,拟杆菌门的成员——肠道中主要的细菌群之一——已经发展出一种机制,可以将毒素“手递”到邻近的细胞中,并抵御类似细胞注射的毒素。细菌内产生的免疫蛋白可以抵御这些毒素,并确保与类似的细胞共存。由于人们不太了解的原因,一个物种中只有一小部分成员拥有这些防御能力。

古德曼说:“即使在同一物种中,军火库也可能是不同的。“他们在比物种更精细的层面上定义了谁是谁。这似乎是与竞争对手保持一定距离的一种方式。”

研究人员说,随着对微生物群的破坏如何在癌症、肥胖和自身免疫性疾病中发挥作用的认识不断加深,了解这些毒素的工作原理有朝一日可能具有临床意义。

这项研究的主要资金来自美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、皮尤学者项目(Pew Scholars Program)和博洛斯·韦尔科姆基金会(Burroughs Wellcome Fund)。

耶鲁大学的研究小组与来自华盛顿大学德克萨斯大学奥斯汀分校、马里兰大学和纪念斯隆·凯特琳癌症中心的同事们合作。