病原体困境 细菌如何将自己推出一个紧密的地方

科学家已经破译了一些类型的“游泳”细菌如何在被困在狭小空间时进化而能够逃脱。

这一发现可为寻找阻止某些细菌传播的新方法铺平道路，包括导致食物中毒和胃溃疡的物种。

许多细菌可以游泳，让它们寻找新的营养来源，或者在致病菌的情况下，可以感染和传播。

几乎所有游泳种类的细菌都使用称为“鞭毛”的类似螺旋状螺旋桨推进自己前进。细菌鞭毛由数千个以螺旋链排列的蛋白质构建块组成。

包括约克大学研究人员在内的多学科科学家团队发现，某些类型的细菌已经进化出由许多不同类型的蛋白质组成的复杂鞭毛，使它们能够从狭小的空间中进行操作。

科学家研究了一种名为Shewanella putrefaciens的土壤栖息物种，他们发现当它们被困在一个狭窄的空间时，它们的多组分鞭毛扣环绕着细胞体并允许它们自由开塞。

这项研究的合着者，来自物理系的劳伦斯威尔逊博士说：“为什么有些细菌如大肠杆菌含有鞭毛由一种蛋白质组成，而另一些则有更复杂的鞭毛由许多不同组成的问题类型一直是个谜。

“大自然喜欢保持简单。在任何'机器'中，更多的组件意味着更多可能出错的东西。我们的研究表明，复杂的鞭毛具有帮助细菌在狭小空间中卡住时逃逸的功能，这一优势超过了维持基因编码各种蛋白质构建模块的成本。“

在这项研究中，约克大学的科学家利用他们世界一流的高速全息显微镜专业知识跟踪3D细胞，让他们看到细胞如何使用鞭毛进行游泳和传播。

来自德国盖森的微生物学和分子生物学研究所的国际同事认真地确定了不同构建块位于单个鞭毛内的位置。来自德国马尔堡菲利普斯大学的计算机科学家随后建立了一系列模拟，使他们能够测试缓慢改变鞭毛物理特性的效果。

他们发现Shewanella putrefaciens鞭毛中的构建块以最佳方式排列，当它们在鞭毛组件周围移除或交换时，细菌在“开放水域”或狭窄空间中游泳的能力受损。

威尔逊博士补充说：“导致食物中毒的细菌如空肠弯曲杆菌和导致胃溃疡的幽门螺杆菌等物种被发现在其鞭毛中维持多种成分。

“这项研究让我们更好地了解细菌感染的物理特性 - 这些知识可能导致未来阻止有害感染传播的新途径

“自然通讯”发表了“细菌鞭毛内几种鞭毛蛋白的空间排列，改善了不同环境中的运动性”。

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