Nature子刊挑战几十年来公认的科学观点：细菌如何在环境中穿行的新发现

　　

• 此前的研究认为，细菌细胞太小，无法直接感知化学物质浓度的差异，包括营养物质和用于治疗感染的抗生素等化学物质

• 这项研究的重点是一种叫做铜绿假单胞菌，它被世界卫生组织列为优先病原体，因为它能够引起高度抗生素耐药性的感染

• 这一发现可能会揭示细菌在感染过程中如何指导它们的运动，并最终导致新的靶向临床治疗

谢菲尔德大学的科学家们发现了细菌的一种新的感觉能力，这可能会改变细菌感染的治疗方法。

以前人们认为细菌太小，无法直接感知化学物质浓度的差异。然而，与几十年来公认的科学观点相反，一项新的研究表明，细菌实际上可以以前所未有的精度直接感知其细胞体长度上的化学环境。

今天发表在《自然微生物学》杂志上的这项研究是朝着开发创新治疗方法迈出的关键一步，这种治疗方法可以通过操纵细菌的运动来提高抗生素的疗效。

这项研究的重点是铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，由于它能够在人类中引起高度抗生素耐药性的感染，它已被世界卫生组织(World Health organization)列为优先病原体。

该研究的资深作者、谢菲尔德大学物理与天文学系生物物理学高级讲师威廉·达勒姆博士说:“原则上，细胞可以通过两种不同的方式判断它们是在靠近还是远离营养源。”

“首先，它们可以随机漫游，测量浓度随着时间的推移是增加还是减少。另一种方法是，细胞可以测量整个身体的浓度变化，使它们能够直接向源头移动。我们的研究表明，细菌可以做到后者，这在以前被认为是它们的能力之外，因为它们的体积很小。

“然后细菌利用这些信息通过被称为菌毛的微小抓钩穿过表面，走向化学来源。”

通过开发创新的微流体实验和新型铜绿假单胞菌菌株(其运动系统经过设计，可以使用强大的显微镜直接观察)的组合，研究人员绘制出单个细胞如何对营养浓度的精确变化做出反应。他们发现，这些细胞可以比较它们细胞体长度上的营养物质浓度，这种现象被称为“空间感知”。

杰米·惠勒博士是谢菲尔德大学物理与天文学系的博士后研究员，也是这项研究的主要作者，他说:“这项工作颠覆了我们对细菌如何导航和感知环境的理解。”因此，它揭示了细菌如何在人类感染期间指导它们的运动，以及如何通过不同的临床治疗来操纵它。”

这一发现意味着细菌不必移动来感知其化学环境的变化，这表明在局部感染中密集排列的细菌可以利用这些信息来指导它们的行为。这种能力提出了新的问题，即细菌用来进行这些微观测量的机制，以及如何通过抗菌治疗来操纵它们。

惠勒博士继续说道:“通常情况下，回答一个问题会引发一系列全新的未知。令人兴奋的新实验已经计划好了，我们将继续在我们对细菌如何在环境中导航的理解中写下这一新篇章。”