正常线虫(左)和被“金色死神”细菌溶解的线虫(右)| 图片来源:ANTHONY PAGE

作者SARAH ZHANG

翻译 小勺

审校 菡萏

Marie-Anne Félix用了好几个秋天,走遍了巴黎附近的苹果园,为了搜寻腐烂的水果。

Félix是巴黎高等师范学校的一位进化生物学家,研究那些被称为线虫的半透明微小蠕虫。这些线虫以细菌为食,因此像它们的捕食对象一样,喜欢在腐烂果肉上聚集成一团。2009年Félix找到一个藏着很多线虫的苹果。她把果肉样本带回实验室,尝试从皮氏培养皿里培养果肉中的线虫和细菌。

然而她看到的是一场“大屠杀”:死线虫的尸体到处都是,而且线虫体内的细菌似乎正从内到外吞噬宿主。在接下来的几天时间里,她眼睁睁地看着线虫的尸体在自己的眼前消失。作为一名研究过许多以线虫为生的细菌的生物学家,Félix说这是“我见过的最惊人的景象”。

生长于绵羊血琼脂上的线虫金杆菌 | 图片来源:ANTHONY PAGE

上个月末发表在BMC Biology杂志上的一篇

论文

中,Félix和她的合著者Antony Page描述了这种“金色死神”(golden death)细菌。他们做出的科学命名是Chryseobacterium nematophagum,意思是“吃线虫的金色细菌”。这是因为在适当的条件下,这种菌的菌落呈现金黄色,而“吃线虫”就更不用多说了。

Page是格拉斯哥大学(University of Glasgow)的一名寄生虫学家,他在2015年听过Félix关于这种奇怪的新细菌的演讲。他之所以感兴趣,是因为他研究线虫的表皮,这是一种强壮而柔韧的外骨骼。Page说:“这些线虫的表皮是非常坚固的结构。”然而,“金色死神”似乎能消化溶解它。

Page首先把这种细菌喂给了秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)——一种在科学家之间最著名的、被研究得非常彻底的模式动物,它的302个神经元中的每一个都被已经被绘制出来。尽管只拥有一个很初级的神经系统,秀丽隐杆线虫也能学会躲避对自己有害的细菌。然而它败给了“金色死神”的吸引力——一旦吃下它,线虫就没有机会学会不要再去吃这种细菌了。七小时之内,线虫全部死亡。

当Page和他的团队对Chryseobacterium nematophagum的DNA进行测序时,他们发现了可能是编码分解线虫的外骨骼和身体结构蛋白的酶的基因。他们还利用各种染色剂和分子标记实时跟踪线虫的溶解情况。细菌的酶在几小时内就能将线虫的咽喉或口腔消化溶穿。一旦突破了口腔内壁,Chryseobacterium nematophagum就能轻松地消化线虫的其余部分。它们甚至可以溶解一些坚硬的外表皮。外表皮通常可以保护线虫不受外部病原体的侵害,但对于从内到外吞噬它的病原体却无能为力。

这种策略也躲过了线虫的研磨器官——一种位于口腔后部的结构,线虫利用它来粉碎试图潜入肠道的致病菌。但是Chryseobacterium nematophagum从不经过研磨器官,而是在线虫口中停留足够长时间来进行消化溶解。德国基尔大学(University of Kiel)的进化生物学家Hinrich Schulenburg说,这是他看到的第一种从口腔开始攻击线虫的病原体。

Marie-Anne Félix在苹果园发现了杀死线虫的细菌。| 图片来源:Marie-Anne Félix

秀丽隐杆线虫大多无害,但其他线虫可能是绵羊、牛、山羊和马的寄生虫。Page想知道Chryseobacterium nematophagum是否是一种控制牲畜致病寄生虫的方法,所以他对13种线虫进行了测试。除一种之外,这种“金色死神”细菌对12种线虫均有效。

Jonathan Ewbank在Marseille-Luminy免疫学中心研究秀丽隐杆线虫免疫机制,他指出研究让线虫致病的病原体作为控制线虫的方法有着悠久的历史。有机杀虫剂Bt来源于一种称为苏云金杆菌的细菌,这种细菌毒素对线虫以及很多昆虫有害。其他病原体也拥有杀死线虫的聪明方法。一些真菌可以将线虫套捕再吃掉。微孢子虫利用锋利的针管刺穿线虫并注入其遗传物质,这样它们就可以在线虫体内复制。

以上种种,“金色死神”的致死效果是最惊人的。“这种细菌完全破坏了线虫,”Ewbank说,“这就像是专门针对线虫的坏死性筋膜炎。”这一切都来源于一个腐烂的苹果——它暗淡、柔软而低调,其中竟然暗藏了一个血腥暴力的世界。

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