预警系统允许细菌提前形成保护性生物膜

巴塞尔大学的研究人员发现，细菌可以通过一般的危险信号提前感知威胁。细菌检测附近细胞何时死亡，并主动形成保护性生物膜。了解细菌如何交流和应对威胁对于对抗感染至关重要

细菌不断地为生存而斗争，面临着来自免疫细胞、抗生素或噬菌体的威胁——这些病毒只会感染细菌。在进化过程中，细菌已经制定了许多策略来保护自己免受这些危险。但是细菌是如何感知环境中的潜在威胁并采取保护措施的呢

在最近发表在《自然微生物学》上的研究中，由巴塞尔大学生物增材中心的Knut Drescher教授领导的研究人员发现，细菌细胞壁的片段，即所谓的肽聚糖，可以作为环境危险的警报信号

细菌通过产生一种称为c-di-GMP的小信号分子来应对这种危险信号，从而触发生物膜的形成。生物膜是嵌入粘性基质中的活细菌的复杂三维结构。

该研究的第一作者Sanika Vaidya解释说：“在霍乱弧菌中，即使短暂接触细胞壁碎片也会触发生物膜的形成。”。在生物膜内，细菌受到保护，免受噬菌体、免疫细胞和抗生素的攻击

研究人员不仅在霍乱病原体中观察到这种行为，而且在其他危险的、通常具有多重耐药性的病原体中也观察到了这种行为，如铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌

不同物种的细菌对相同的危险信号有反应，这一事实表明了一种普遍的生存策略。德雷舍尔强调：“有趣的是，人类免疫细胞也将肽聚糖片段识别为感染信号。”。“这突显了细菌和人类防御机制之间惊人的相似之处。”

这种普遍的生存策略可能解释了为什么生物膜在从自然生态系统到人类感染的各种环境中发挥着如此重要的作用。然而，这项研究提出了新的问题：细胞壁碎片是否会激活生物膜形成之外的额外保护机制？这些新的见解如何应用于更有效地对抗形成生物膜的病原体 More information: Sanika Vaidya et al, Bacteria use exogenous peptidoglycan as a danger signal to trigger biofilm formation, Nature Microbiology (2025). DOI: 10.1038/s41564-024-01886-5

Journal information: Nature Microbiology