饥饿的细菌才捣乱

根据亚当-罗森塔尔博士的研究结果，细菌群落中基因相同的细胞表现出不同的功能。这意味着该群体的某些成员表现出更多的被动行为，而其他成员则产生使我们感到不舒服的毒素。

荧光显微镜图像显示，在一个基因相同的群体中。绿色的细胞正在表达一种绿色荧光蛋白，这种蛋白由能够从环境中吸收DNA的细胞表达。资料来源：Adam Rosenthal等人。

你是否经历过由于极度饥饿而变得烦躁的感觉？在一项新研究中，北卡罗来纳大学微生物学和免疫学系助理教授亚当-罗森塔尔博士揭示，某些细菌细胞也表现出一种类似的行为，导致破坏性毒素释放到我们的系统中从而带来疾病。

与来自哈佛大学、普林斯顿大学和丹尼斯克动物营养公司的合作者一起工作，罗森塔尔利用尖端技术确定，在一个细菌群落中，基因相同的细胞可以发挥不同的作用。虽然这些细菌中的一些成员仍然相对温顺，但其他成员却负责生产导致疾病的毒素。

罗森塔尔说："细菌的行为比我们传统上认为的要不同得多。即使我们研究一个基因上完全相同的细菌群体，它们的行为也不尽相同。我们想找出原因。"

发表在《自然-微生物学》上的这一发现对于理解细菌群落如何以及为何将责任推给某些细胞尤为重要--并可能导致进一步解决抗生素耐受性的新方法。

罗森塔尔决定仔细研究为什么一些细胞充当"乖巧的公民"，而另一些则是负责向环境释放毒素的"坏演员"。他选择了产气荚膜梭菌--一种可以在人类和其他脊椎动物的肠道、昆虫和土壤中发现的杆状细菌作为他的研究对象。

在一个被称为微流控液滴发生器的设备的帮助下，他们能够将单个细菌细胞分离或分割成液滴，以解码每个单细胞。

他们发现，不产生毒素的产气荚膜菌细胞得到了充足的营养。另一方面，产生毒素的产气荚膜菌细胞似乎缺乏这些关键的营养物质。

"如果我们给予更多的这些营养物质，"罗森塔尔推测，"也许我们可以让产生毒素的细胞表现得更好一点。"

研究人员随后将这些不良行为者的细胞暴露醋酸中，他们的假设应验了。不仅整个社区的毒素水平下降，而且坏行为者的数量也减少了。但是，在这种令人震惊的结果之后，更多的问题正在涌现出来。

既然他们知道营养物质在毒性中起着重要作用，罗森塔尔想知道在环境中是否有特殊的因素可能在其他类型的感染中"开启"毒素的产生，或者这个新的发现是否只对产气荚膜杆菌是真的。也许最重要的是，借助这种行为，未来向细菌引入营养物质可能可以为动物和人类提供一种新的替代治疗方法。

例如，示范生物体产气荚膜梭菌是鸡舍里的强大敌人。由于食品工业正在放弃使用抗生素，家禽对这种迅速蔓延的致命疾病毫无抵抗力。罗森塔尔等人最近的研究结果可能会给农民提供一个新的工具，在不使用抗生素的情况下减少致病细菌。

至于我们人类，还有更多工作要做。罗森塔尔正在与整个UNC的同事合作，应用他最近的发现来解决抗生素耐受性问题。当一些细菌能够躲避药物目标时，就会出现抗生素耐受性，即使该社区没有进化出使所有细胞对抗生素产生抗性的突变。这种耐受性会导致治疗效果不佳，但控制耐受性的机制并不十分清楚。

同时，罗森塔尔将继续研究这些日益复杂的细菌群落，以更好地了解它们为什么会这样做。