细菌通常依靠细长的鞭毛在表面移动。然而,亚利桑那州立大学的两项新研究发现,即使鞭毛失灵,细菌仍能通过意想不到的策略传播。这些发现不仅挑战了我们对微生物运动的认知,也对理解感染机制和开发新的防治方法具有重要意义。
发现一:“漂移”运动:细菌靠“代谢水流”移动
研究人员发现,沙门氏菌和大肠杆菌在鞭毛失效后,仍能在湿润表面扩散。当它们消化糖分时,会产生酸性副产物,这些物质会从表面吸出水分,形成微小的水流,推动细菌向外移动,就像树叶在浅溪中漂浮。研究人员将这种运动称为“漂移”。
这种运动完全依赖于可发酵糖。环境中(如富含糖分的粘液)糖分的存在,可能会使有害细菌更容易扩散并引发感染。研究表明,通过改变局部酸碱度或可用糖量等策略,可能为减少细菌传播提供新途径。此外,表面活性剂可以阻止这种运动,但对鞭毛驱动的“集群运动”没有影响,这提示我们可以根据细菌的不同运动模式进行针对性干预。
这一发现对公共卫生有重要启示。一些微生物可能通过“漂移”在医疗导管、植入物和医院设备上传播,仅阻断鞭毛可能不足以阻止它们,我们需要干扰它们驱动这种运动的化学过程。
发现二:黄杆菌的分子“变速器”
黄杆菌没有鞭毛,而是利用一种称为“T9SS”的机器,通过一个覆盖着粘合剂的分子传送带在表面滑行。研究人员发现,传送带蛋白GldJ像一个变速器,控制着这种旋转马达的转动方向。删除GldJ的一小部分,马达的旋转方向就会从逆时针变为顺时针,从而改变细菌的运动方向。
这种分子齿轮装置使细菌能够在复杂环境中精确调整运动方向。T9SS对人类健康也有重大影响:在口腔微生物组中,携带T9SS的细菌与牙龈疾病有关;而在肠道微生物组中,T9SS分泌的蛋白可以保护抗体不被降解,从而增强免疫力,提高口服疫苗的效果。理解这种“变速箱”的工作原理,有助于设计新方法阻止细菌形成生物膜(导致感染和污染医疗设备),同时利用其有益特性促进健康。
参考信息
- “Swashing: a propulsion-independent form of bacterial surface migration” by Justin Panich et al., 3 November 2025, Journal of Bacteriology. DOI: 10.1128/jb.00323-25
- “A molecular conveyor belt-associated protein controls the rotational direction of the bacterial type 9 secretion system” by Abhishek Trivedi et al., 13 June 2025, mBio. DOI: 10.1128/mbio.01125-25