无耻的细菌捕食者改造自己的猎物

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。

典型的细菌待办事项清单并不长。 吃。生长。分裂。重复。 但是清单上还有更重要的一项：避开Bdellovibrio。

Bdellovibrio bacteriovorus 的工作是伏击和杀死其他细菌，它以极大的热情来完成这项使命。在像鱼雷一样冲向猎物后，它会钻出一个略小于自身的舷窗，挤进细胞壁和内膜之间的空间，然后堵住开口。 在那里，这种捕食者会偷取食物并像一个恶魔香肠一样生长，然后分裂成同样居心不良的后代，从受害者的尸体中爆发出来。

整个过程只需四个小时，但猎物会在20分钟内死亡。 然而，捕食者会让受害者的身体保持完整四个小时，以便进行 一项关于Bdellovibrio 的新研究的作者冷静地称之为“私人用餐”的活动。

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尽管像这样的细菌对细菌的捕食可能很常见，但科学家们花了更多的时间研究杀死和吃细菌的病毒、原生生物和动物，而细菌捕食细菌的重要性在多大程度上仍然模糊不清。

已知的是，捕食性细菌，虽然不丰富（哪个捕食者是丰富的？），但在自然界中广泛存在。它们已经在土壤、河流、海洋、水处理厂、螃蟹鳃、牡蛎壳、鸡粪甚至人类粪便中被检测到。这意味着现在可能有些细菌在你体内（酷！）。

它们也很快。 由于一种称为鞭毛的涡轮增压鞘状螺旋桨，它们可以达到每秒100个体长的速度，使其成为目前细菌陆地速度记录保持者——细菌塞伦盖蒂的猎豹（真正的猎豹的速度为每秒16个体长）。

最近，科学家们很好奇 B. bacteriovorus 在多大程度上指导其受害者细胞壁的改造以适应其自身的设计。

细菌细胞壁由肽聚糖构成，肽聚糖是由短链氨基酸（蛋白质的组成部分）组成的网状结构，称为寡肽，以及称为NAG和NAM的糖链组成。

肽聚糖在细菌细胞周围形成一个笼子；本研究的作者称之为“决定形状”的大分子，这是一种非常棒的委婉说法。肽聚糖：纤体和塑形！ 真正的生化塑身衣。

在这方面，它与真菌使用的几丁质或植物使用的纤维素和木质素没有太大区别，它们用来束缚和约束自身，塑造细胞并防止它们在被水淹没时破裂。

当 B. bacteriovorus 部署的酶用不同的氨基酸取代肽聚糖交联中的原始氨基酸时——在这种情况下，被科学家用荧光标记，但在自然界中也存在——这种取代会加强肽聚糖网格。

作者说，这种化学加固与湿壁画的艺术不同。湿壁画家将颜料涂在湿灰泥上，这样当灰泥干燥时，颜料就会浸入墙壁本身。 这就是达芬奇创作《最后的晚餐》和米开朗基罗绘制西斯廷教堂的方式。 同样，Bdellovibrio在肽聚糖网格中交换的氨基酸与它结合，但它们不是添加颜色，而是添加强度。

当科学家们之前用电子显微镜研究 Bdellovibrio 时，他们的图像暗示了这篇文章顶部概述的捕食事件的顺序。 但由于捕食者和猎物的细胞壁在生物化学上相似，因此很难确定究竟发生了什么，尤其是在两个细胞壁相遇的地方。

为此，该团队采用了荧光标记的墙壁强化氨基酸，以准确了解捕食者正在去除或添加什么。 当他们将样品放在三维荧光显微镜下时，这支由美国、英国和法国科学家组成的团队能够验证这些早期假设或多或少是正确的，并且 去年在自然微生物学上发表了他们的研究结果。

在下面的图片中，Bdellovbrio 的细胞壁发出红色光芒，而新添加的墙壁强化建筑材料发出蓝色光芒。 在 B. bacteriovorus 进入猎物大约同一时间，显微镜显示有一个略小于捕食者直径（0.3微米）的蓝色环（0.24微米），这证明了孔洞及其加固。 箭头指向下面的环。

Bdellovibrio 通常会加强猎物的细胞壁，而不仅仅是在孔洞周围。 无论是作为结果还是通过不同的机制，宿主细胞也会变成圆形。 您可以在右下方看到上述两种现象。

在一些细胞中，细胞壁也在孔洞周围弯曲，这可能是捕食者钻孔酶的作用以及需要化学强化的证据。

后来，在少数猎物细胞中，入口点附近出现了一个蓝色圆盘。

这可能是捕食者为了把自己封在自己的 VIP 无限畅饮自助餐中而构建的塞子。

这种细菌为进食和繁殖而设计的系统，类似于一只大型猫科动物将新鲜的猎物拖到树上，以便它可以平静地进食。 只是这种捕食者更小、更快，并且每天不会睡 12 个小时。 你们这些瞪羚，算你们幸运。

参考文献

Erkin Kuru、Carey Lambert、Jonathan Rittichier、Rob Till、Adrien Ducret、Adeline Derouaux、Joe Gray、Jacob Biboy、Waldemar Vollmer、Michael VanNieuwenhze、Yves V. Brun、R. Elizabeth Sockett。“荧光 D-氨基酸揭示了对 Bdellovibrio bacteriovorus 捕食重要的双细胞细胞壁修饰。” 《自然微生物学》，2017 年；DOI：10.1038/s41564-017-0029-y

Yair、Shemesh、Davidov Yaacov、Koval Susan 和 Edouard Jurkevitch。“小吃大：Bdellovibrio 和类似生物的生态和多样性，以及它们在捕食者-猎物相互作用中的动态。” Agronomie 23，no. 5-6 (2003)：433-439。