细菌的气味

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


细菌会产生很多气味,其中大多数是我们宁愿不去想的。细菌培养物产生的数百种挥发性化合物可以发出许多信号,尽管我可能是极少数将温暖的大肠杆菌的气味与愉快的实验室回忆联系起来而不是某种卫生灾难的人之一。不同的细菌具有独特的挥发性痕迹,这对于旧时代的微生物诊断以及酿造葡萄酒、啤酒和奶酪等微生物基食品(其中一些特别臭的品种我在照片中闻到)至关重要。然而,直到最近,细菌产生的气味才被认为具有重要的生化功能。

去年,一篇很酷的论文展示了“细菌嗅觉”的首批例子之一,其中一种芽孢杆菌通过响应培养板相邻孔中细菌产生的挥发性氨,增加了粘性生物膜的形成。虽然“嗅觉”可能不是描述这种化学反应的正确词汇,但细菌能够对远处发送的化学信号做出反应,这非常令人着迷。细菌有许多机制可以感知周围溶液中漂浮的化学物质,包括营养物质、毒素和来自邻近细菌的信号,现在看来,这种信号传递超出了培养皿的边界。

十年前,研究人员发现某种长距离通讯正在促进大肠杆菌的生长和抗生素耐药性,其机制神秘,与这些更容易理解的可溶性信号无关。最近一篇论文通过巧妙的遗传和生化实验发现,细菌再次“闻到”氨气,氨气改变了细胞膜的通透性,阻止抗生素进入并杀死细胞,这一发现可能会影响我们对非遗传性抗生素耐药性的理解 (PDF)。


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气味是我们理解周围世界的方式的一部分,挥发性化学物质已被确定为物种内和物种间(甚至跨界)通讯的方式,存在于植物、真菌、昆虫和现在的细菌之间。像这样的研究将使我们能够“倾听”,甚至可能参与不同生物体之间充满气味的对话。

Christina Agapakis is a biologist, designer, and writer with an ecological and evolutionary approach to synthetic biology and biological engineering. Her PhD thesis projects at the Harvard Medical School include design of metabolic pathways in bacteria for hydrogen fuel production, personalized genetic engineering of plants, engineered photosynthetic endosymbiosis, and cheese smell-omics. With Oscillator and Icosahedron Labs she works towards envisioning the future of biological technologies and synthetic biology design.

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