大肠杆菌是一种无处不在的细菌,它之所以能够成为自然界最成功的物种之一,有许多原因。现在,北卡罗来纳大学(University of North Carolina)的生物学家又发现了一个新原因:在紧急关头,大肠杆菌能够将死去的竞争者的DNA当作大餐吃掉。
由Steven Finkel领导的研究团队证实,DNA是细菌可接受的一种营养源。研究结果发表在《细菌学杂志》(Journal of Bacteriology)上。他们发现,DNA在适者生存的战争中是一种关键的食物。只要能比竞争对手多存活一阵的细菌,就能获得双重奖赏——食物竞争减少和营养供应增加。细菌能够吃掉DNA,并将其作为唯一的营养来源。
Finkel将这种现象称为“营养力”(nutritional competence),以区别于“自然力”(natural competence)。自然力是指细胞吸收废弃DNA以进行变异或修复基因组的能力,而营养力则纯粹是获取营养。由于自然力可能导致有害突变,因此具有危险性,但吃DNA则没有这种风险。
这项研究确定了大肠杆菌中营养力必需的8个基因。如果缺少其中任何一个基因,细菌就无法消耗DNA,从而失去竞争优势。这个基因家族也存在于许多其他物种中,这意味着将DNA作为营养可能是一种广泛存在的现象。
研究人员认为,由于来自人体死亡细胞的DNA可能养活有害细菌,因此营养力的概念可用于医学研究。如果能够成功关闭病原菌的营养力,将为新一代基因抗生素的诞生奠定基础。