大肠杆菌可以说是地球上被研究得最透彻的生物体,但是科学家们现在发现了一种在细菌中几乎从未见过的新行为。这种通常是单细胞的生物体已经显示出以前未知的多细胞阶段的迹象。
大肠杆菌是我们肠子里的常客,在那里它大多情况下是有帮助的,但是一旦它跑到别的器官,就会引起许多类型的感染,包括尿毒症、肺炎或食物中毒。鉴于大肠杆菌的普遍性和潜在危害,几个世纪以来,人们对它进行了仔细的研究,以找到治疗或预防感染的方法,并用于基因工程。
这项新研究的通讯作者Kyle Allison说:”它可能是地球上研究得最好、理解得最好的生物体。因此,在微生物学家中存在一种趋势,特别是在过去20年左右,更多关注其他微生物。但我们已经发现了一些以前在细菌中从未见过的东西。”
最耐人寻味的新发现是,大肠杆菌可能并不总是一个单细胞生物体。在带有活细胞成像的微流控设备的测试中,研究小组发现,有时单个细菌会聚集成”四人组”,形成玫瑰花瓣形态,这种细胞结构通常在单细胞生物中看不到,但却是多细胞生物的细胞分裂过程中的一个关键步骤。
艾利森说:”玫瑰花在高等生物中相当重要,如哺乳动物,因为它们启动了像胚胎发育的过程。”
人们看到大肠杆菌的菌落以链状方式生长,在每个”环节”中保持其四细胞排列,可延续长达十代。平行链被发现在一个表面上形成生物膜,从而起到保护群体的作用。这种行为以前从未在大肠杆菌中出现过。
“我们在这里看到的是细菌也许不是我们过去认为的那样,”埃里森说。”我的怀疑是,这种情况远比我们知道的要普遍。”
除了突出一个事实,即总是有更多的东西需要学习,即使是在研究良好的物种中,该团队说,这一发现可能有助于为未来的合成生物学工作提供信息,治疗细菌感染,以及可能为各种目的创造可编程的生物膜。
该研究发表在《iScience》杂志上。