纳米管结构能够直接交换细菌之间的营养素

时间：2021-06-14 12:52:08 来源：

基因改性的衰退和大肠杆菌菌株的电子显微照片。细菌通过纳米管（即细胞之间的管状连接）交换氨基酸。

Max Planck Institute的新研究表明，一些细菌可以在单个细胞之间形成纳米管结构，使得能够直接交换营养。

众所周知，细菌可以支持彼此的生长和交换营养素。然而，Max Planck化学生态学研究所耶拿，德国和耶拿，凯斯莱街大学的同事，现在已经发现了细菌如何实现这种营养交换的新方法。他们发现一些细菌可以在单个细胞之间形成纳米管结构，使得能够直接交换营养素。

细菌通常生活在富含物种的社区，经常交换营养和其他代谢物。到目前为止，目前还不清楚微生物是否通过将它们释放到周围环境中或它们是否也使用电池之间的直接连接来进行代谢物。来自研究小组的科学家在Jena Max Planck化学生态学研究所的实验生态和演变，德国利用土壤细菌和肠道微生物大肠杆菌进行了解决这个问题。通过从两种物种的基因组进行实验删除细菌基因，科学家们产生不再能够产生某些氨基酸的突变体，但产生了增加的其他氨基酸。

在共培养中，两种细菌菌株都能够互相交叉，从而补偿实验诱导的缺陷。然而，将两种细菌菌株用允许自由通过氨基酸通过的过滤器分离，但在细胞之间预防直接接触，废除了两种菌株的生长。“这项实验表明，营养交换需要细胞之间的直接接触，”梅纳潘解释说，他最近在这项研究项目的耶拿最大普朗克研究所获得了博士学位，现在在苏黎世埃德里希开始了邮局。

观察电子显微镜下的共培养揭示了在细菌菌株之间形成的结构，其用作纳米管，使能细胞之间的营养物交换。然而，特别是显着的事实是只有肠道微生物大肠杆菌能够形成这些结构并连接到百叶腺素或其他大肠杆菌细胞。“两种物种之间的主要区别肯定是大肠杆菌能够在液体培养基中主动地移动，而A.百叶派是Impotile。因此，可以通过纳米管找到合适的合作伙伴并通过纳米管连接到它们，“研究组实验生态学和演化负责人”，从大众，由大众的基金会资助的基督教Kost。

“缺乏氨基酸引发了纳米管的形成。删除参与生产某种氨基酸的基因导致所得细菌连接到其他细菌细胞，以这种方式−补偿了它−们的营养缺乏。然而，当所需的氨基酸补充到生长培养基时，Nanotubes没有形成，表明这些结构的形成显然取决于如何对细胞的“饥饿”是如何，“科学家总结了结果。

专门针对特定生化过程的细胞，从而遍历其劳动可能是有利的细菌社区：资源可以更经济地使用，从而提高成长和效率。纳米管的形成是否专门用于营养成分或某些细菌种类的相互交换，或者一些细菌种类还可以以这种方式寄生其他细菌细胞将受进一步调查。此外，仍然尚不清楚细菌是否可以主动选择它们附着的细胞。毕竟，这种管状连接也造成了潜在的风险，因为管的另一侧的伴侣也可以提供有害物质。

“对我来说，仍有待解答的最令人兴奋的问题是，细菌是否实际上是单细胞和相对简单的结构化的生物，或者我们是否实际上正在看一些其他类型的多种多细胞，其中细菌通过彼此附加而增加它们的复杂性结合他们的生化能力，“基督教克洛斯特概述了。他的研究主要侧重于为什么生物合作彼此合作的问题。使用细菌社区作为实验交易模型系统将有助于解释为什么这么多有机体在他们的演变过程中已经开发了合作的生活方式。

出版物：米瓦潘德等人，“通过细胞间纳米管之间的代谢交叉喂养，”自然通信6，物品编号：6238; DOI：10.1038 / ncomms7238

图像：UniversitätsklinikumJena/ Martin Westermann

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