Science ：雙面發光桿菌的根源DNA開關

發光桿菌是寄生在線蟲腸道對線蟲生存有益的一等良民。而打開一個分子開關，這位良民就會變身成為致命的昆蟲殺手。

密歇根州立大學的研究人員發現發光桿菌具有一個DNA開關，可以使其從線蟲腸道共生的益生菌轉變為昆蟲血液中劇毒物。文章發表在Science雜志上。

微生物學和分子遺傳學助理教授Todd Ciche發現這種轉變是隨機出現的，并會造成截然不同的特性，例如致死宿主或和諧共生。人類的腸道更復雜，不過這一研究成果有望為醫療突破提供新信息，他說。

“動物和我們的腸道很相似，都充滿了微生物，”Ciche說。“這些微生物在宿主體內和體外實驗中并不相同，而我們現在才剛剛開始了解這種微生物共生同盟的建立，以及它們的功能和進化。”

微生物群落會隨機產生具有不同特性的突變株，如有毒或無毒，耐受抗生素或對抗生素敏感。發光桿菌P. luminescens的生活史具有雙面性，一面是其宿主線蟲體內的共生菌，另一面是許多昆蟲的病原菌。共生狀態的發光桿菌寄居在線蟲的腸道中，緩慢的生長并能幫助線蟲生存甚至繁殖。隨著線蟲的生長，這些細菌顯露出其邪惡的一面。它們打開了DNA開關，開始快速生長并產生致命毒素。在線蟲感染昆蟲時，發光桿菌就釋放出它們的殺蟲毒素。

“就像跳蚤與瘟疫那樣狼狽為奸，”Ciche說。

現在的問題是：是什么造成了發光桿菌的這種巨大轉變?

“了解控制線蟲體內發光桿菌雙面性的DNA開關，我們就能更好的了解細菌進入休眠期并耐受抗生素的機制，而這一過程對于慢性感染治療非常關鍵，”Ciche說。

研究人員觀察到了發光桿菌的致病突變（P形態）轉變為在線蟲腸道共生的M形態的過程。而這兩種截然不同的形態的轉變開關是一個隨機的啟動子倒置。M形態細菌更小（是P形態的七分之一），生長的更慢而且發光能力較弱，并且M形態的細菌是沒有毒性的，產生的次級代謝物也更少。研究人員通過觀察線蟲體內單個發光桿菌的形態轉換，發現母線蟲體內的M形態發光桿菌是寄生在感染期幼蟲IJ體內的*批細菌。隨后，發光桿菌在感染期幼蟲體內由M形態轉換為P形態，武裝了這些幼蟲以進行下一個感染昆蟲的循環。