受损但未被击败：细菌使用纳米喷枪对攻击进行报复

一些细菌会部署微型长矛来报复对手的攻击。巴塞尔大学的研究人员通过用超锋利的尖端戳细菌来模拟攻击。通过这种方法，他们发现细菌会组装纳米武器以应对细胞包膜损伤，并迅速以高精度进行反击

这项研究发表在《科学进展》杂志上

在微生物的世界里，和平共处与对营养和空间的激烈竞争密不可分。某些细菌通过使用被称为VI型分泌系统（T6SS）的微型纳米级喷枪向对手注射致命的鸡尾酒来击败对手并抵御攻击者

细菌对细胞包膜损伤有反应

巴塞尔大学生物增材中心的Marek Basler教授领导的研究小组多年来一直在研究不同细菌物种的T6SS

Basler解释说：“我们知道铜绿假单胞菌在受到攻击时会使用其T6SS进行反击。”。“但我们不知道究竟是什么触发了纳米鱼叉的组装：与邻居的接触、有毒分子，还是仅仅是细胞损伤？”

在与生物增能中心和瑞士纳米科学研究所（SNI）的Argovia纳米生物学教授Roderick Lim的密切合作下，研究人员现在证明：铜绿假单胞菌对外膜破裂有反应，这种破裂是由机械力引起的，比如用尖锐的尖端戳戳

Roderick Lim的实验室在原子力显微镜（AFM）技术方面拥有长期的专业知识

“使用AFM，我们已经能够模拟细菌T6SS攻击，”SNI博士学院的博士生、该研究的第一作者Mitchell Brüderlin说。“使用针状、超锋利的AFM尖端，我们可以触摸细菌表面，并通过逐渐增加压力，以可控的方式刺穿外膜和内膜。”

结合荧光显微镜，研究人员发现细菌对外膜损伤有反应

Basler补充道：“在十秒钟内，细菌会在受损部位反复组装T6SS，并精确地进行反击。”。“我们的工作清楚地表明，破坏外膜是触发T6SS组装的必要和充分条件。”

对细菌防御机制的新见解

研究人员面临的最大挑战是细菌的大小和形状。

“到目前为止，我们只使用原子力显微镜来研究真核细胞，包括人类细胞，”Lim解释道。“但是假单胞菌的体积比人类细胞小十倍多，因此需要将它们刺入特定部位。”

在微生物生态系统中，生存完全取决于策略，铜绿假单胞菌无疑掌握了防御的艺术

Basler说：“针对当地攻击的有针对性的快速报复最大限度地减少了失误，优化了成本效益比。”

这种巧妙的策略为假单胞菌提供了生存优势，使其能够使攻击者丧失能力，并在多样化且往往具有挑战性的环境中茁壮成长 More information: Mitchell Brüderlin et al, Pseudomonas aeruginosa assembles H1-T6SS in response to physical and chemical damage of the outer membrane, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr1713

Journal information: Science Advances