化學雷達可以讓細菌感知并消滅捕食者。研究微生物如何交流可以加深我們對塑造環(huán)境的復雜生態(tài)相互作用的理解，這是卓越集群“微觀宇宙平衡”的重點關注領域。該集群由萊布尼茨天然產物研究與感染生物學研究所——漢斯·克諾爾研究所（Leibniz-HKI）和耶拿弗里德里?！は沾髮W組成，研究了變形蟲、細菌和植物之間的相互作用。
植物病原菌丁香假單胞菌（中間）利用化學“雷達”探測變形蟲捕食者并將其消滅。圖片來源：Luo Yu/Leibniz-HKI
拜羅伊特大學的研究人員也參與了這項研究。這些發(fā)現(xiàn)為發(fā)現(xiàn)新的生物活性天然產物鋪平了道路。
丁香假單胞菌（Pseudomonas syringae）是一種普遍存在且極具破壞性的植物病原體。這種病原體通過植物的自然開口或傷口侵入植物，感染植物，并對農業(yè)造成巨大損害。該細菌的天敵。例如，一種變形蟲蒼白多孢子蟲（Polysphondylium pallidum）就是一種以細菌為食的單細胞生物。
然而，如果食物匱乏，這些單細胞生物就會聚集形成多細胞結構，從而產生和傳播孢子。雖然變形蟲不直接參與植物的感染過程，但它是一種重要的捕食者，迫使細菌進化出高效的防御機制，以便在變形蟲的存在下生存。由耶拿大學教授、萊布尼茨-HKI 系主任 Pierre Stallforth 領導的研究小組現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了丁香假單胞菌的一種以前未知的防御機制。
“我們能夠展示這種細菌如何利用化學雷達識別并消滅敵對的阿米巴變形蟲。有趣的是，變形蟲本身在自身的消亡中也扮演著至關重要的角色，”該研究的第一作者張帥兵說道。
Pierre Stallforth補充道：“丁香假單胞菌會產生丁香菌素。這些化合物對變形蟲無害，它們能使細菌移動得更快。當變形蟲遇到這種分子時，該細菌會修改丁香菌素的化學結構。反過來，細菌有一種特殊的傳感蛋白——化學雷達調節(jié)器（CraR），它可以識別這些修飾的分子。這使得細菌能夠檢測到阿米巴變形蟲的存在，并激活負責產生毒性物質的基因——焦枯素。焦枯素反過來會殺死阿米巴變形蟲，有趣的是，焦枯素正是修飾丁香菌素的衍生物。”
細菌的傳染性也與化學雷達系統(tǒng)有關：只有當細菌具有活躍的“化學雷達”時，丁香假單胞菌才能在變形蟲存在的情況下感染擬南芥（一種非常常見的植物模型生物），因此，它能夠抵御捕食者的攻擊。
這項研究為微生物、原生動物和高等植物之間復雜的相互作用提供了寶貴的見解，也為發(fā)現(xiàn)可作為藥物或用于害蟲防治的新型生物活性天然物質提供了起點。
編譯自/ScitechDaily
DOI: 10.1016/j.cell.2025.02.033
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