科学家们发现了一种令人毛骨悚然的微生物生存策略：当食物稀缺时，一些细菌会杀死并吃掉它们的邻居。
这项研究发表在《科学》杂志上，由来自亚利桑那州立大学、苏黎世联邦理工学院和瑞士联邦水科学与技术研究所（Eawag）的国际团队进行。研究人员发现，在营养有限的情况下，细菌会使用一种专门的武器——VI型分泌系统（T6SS），攻击、杀死并缓慢吸收其他细菌细胞中的营养物质。
“关键在于：当情况变得艰难时，你会吃掉你的邻居，”该研究的资深作者格伦·德索扎说，他是亚利桑那州立大学分子科学学院的助理教授，也是生物设计中心微生物组基础与应用研究中心的核心成员。
“我们已经知道细菌会互相杀死，这是教科书上的内容。但我们现在看到的是，细菌不仅拥有武器来杀死其他细菌，而且它们控制这些武器的使用时机，特别是在无法自行生长的情况下通过吃掉其他细菌来获取营养。”
了解这些微生物武器可以帮助研究人员设计更智能的益生菌，改进地球气候系统的模型，并开发新的疾病对抗工具。
“大多数细菌静静地从周围环境中收集营养物质，但有些细菌是专业的猎手，杀死并消耗其他生物或细胞，”亚利桑那州立大学摄政教授、生物设计中心微生物组基础与应用研究中心主任费兰·加西亚-皮切尔说。
“这项研究和德索扎博士的团队揭示了即使是所谓的无害细菌在压力下也会变成杀手。当资源耗尽时，即使是看似无害的细菌也会翻脸，成为微生物界的杰基尔和海德。它们的美丽只是表面现象。”
微观鱼叉枪
T6SS就像一个微观鱼叉枪。细菌会向附近的细胞发射针状武器，注入毒素，使其致命破裂。
历史上，科学家认为这个系统主要用于竞争，清除竞争对手以腾出空间，但多机构研究团队发现，细菌不仅仅是为了争夺领土而杀人，而是为了战略地杀死以获得食物，并帮助自己生长。
通过延时成像、遗传工具和化学标记，科学家们慢动作观察了这些微观刺客的工作过程。
在海洋细菌和人体肠道微生物中，装备有T6SS的细菌在营养匮乏时攻击邻居，然后通过吞噬死去细胞泄漏的残余物来生长。
为了生存而进食
为了证明这不仅仅是巧合，研究团队随后在某些菌株中基因“关闭”了T6SS。当这些经过基因编辑的细菌被放置在一个营养贫乏的环境中与潜在的猎物一起时，它们无法生长。但未编辑的细菌，即仍然能够杀戮的细菌，却茁壮成长。
它们的生存依赖于谋杀。
研究团队还分析了海洋环境中的细菌基因组，发现这些杀戮系统广泛存在。
“这不仅仅发生在实验室里，”德索扎说。“它存在于许多不同的环境中，并且在自然界中运作，从海洋到人体肠道。”
微小的战斗，巨大的影响
关于细菌隐藏世界的许多东西仍有待发现，但通过揭示它们用来生存的策略，科学家们开始重新书写微生物生命的规则。
“观察这些细胞的实际行动确实让我们认识到细菌是多么足智多谋，”该研究的第一作者、前苏黎世联邦理工学院博士生阿斯特丽德·斯图布施说。
“通过缓慢释放邻居的营养物质，它们最大限度地利用每一分子的营养物质——揭示了我们以前未曾充分认识的微生物食物网的新环节。”
这一发现具有广泛的影响。
如果科学家能更好地理解这些细菌武器如何工作以及为什么工作，他们就可以开始设计更智能的益生菌，这些益生菌不仅能在你的肠道中共存，还能通过消灭有害微生物来积极保护它。
这也可能导致新型抗生素的出现，尤其是在耐药性日益增加的时候。细菌用来从竞争对手中提取营养物质的鱼叉也可以被用来直接将药物输送到问题病原体中——提供了一个新的前沿领域，用于有针对性的、抗药性的治疗方法。
在我们的身体之外，在海洋中，细菌有助于调节地球的碳循环。当杀手细菌消灭那些分解藻类并回收碳的细菌时，这可能会改变我们对有多少碳留在海洋中或被释放回大气中的理解。
通过解码微生物如何杀死并消耗彼此，这项研究可能会重塑我们对生态系统从人体肠道到调节地球气候的巨大海洋的理解。
目前可以确定的一件事是：当食物耗尽时，细菌不只是竞争。
它们会狩猎。
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