Cnidarians远程控制细菌

在现代生命科学中，范式的转变正变得越来越明显：生命形式不再被认为是独立的单位，而是高度复杂和功能相互依存的生物群落。未来，探索多细胞与细菌生命之间的密切联系将是更好地理解整个生命过程的关键，特别是健康与疾病之间的过渡。然而，目前，生物体的合作和交流如何详细工作仍然是未知的。现在，基尔大学动物研究所细胞与发育生物学工作组的研究人员已经在破译这些多生物关系方面取得了重要进展：由Sebastian Fraune博士领导的科学家，已经能够首次证明宿主生物不仅可以控制其定植细菌的组成，还可以控制它们的功能。CAU研究人员上周一在最新一期的科学期刊上发表了他们的突破性研究结果 - 源自淡水息肉Hydra及其特定细菌共生体的例子。美国国家科学院院刊。

“我们调查的出发点是观察到Hydra可以通过形成某些抗菌物质来影响物种特异性细菌定植的组成，”该研究的第一作者Cleo Pietschke博士解释说。原则上，这些简单的生命形式由此管理高等生物必须完成的相同任务，以建立健康的微生物组：使用它们的免疫系统，它们确保通过“正确”的细菌组成进行定植，并且必须同时防止有用的微生物具有有害作用。所介绍的工作集中在如何通过宿主和细菌之间的沟通支持这种殖民化过程。

一旦达到特定的人口密度，细菌群落就可以团队合作，以实现某些功能。这些功能的协调基于传感器机制，利用该传感器机制，个体细菌可以借助信号分子确定总种群密度。一旦达到阈值，这些信号分子就会激活基因，从而调节某些细胞功能。使用这种称为群体感应的过程，细菌控制功能，例如表面定植或毒素的产生。

基尔研究小组现在已经证明，宿主生物可以改变细菌的群体感应机制。因此，刺胞动物直接影响细菌信号分子，从而积极地促进其自身组织的定植过程。“我们发现Hydra不仅会影响细菌共生体的存在，还会直接干扰它们的功能，”细胞与发育生物学工作组研究员Fraune强调说。该研究小组首次详细描述了使用法定数量淬灭来抑制细菌分子通讯的宿主。以前，宿主生物只有另外两个这种干预的例子。特别，

CAU研究人员通过观察信号分子及其宿主修饰的细菌对应物的作用，研究了宿主机制对其细菌群落的影响。首先，他们将无菌的Hydra(即没有细菌定植的实验室繁殖的生物)与Curvibacter细菌接触。很明显，只要存在未修饰的信号分子，细菌定植就很差。一旦这些受到宿主生物的影响而被修饰，细菌就会将刺胞体的体内定殖到正常程度。研究人员随后对已经显示细菌定植的生物重复实验。这里也出现了相同的模式：只有宿主修饰的信号分子通过它们的细菌共生体促进了九头蛇的一致和典型的定植。需要进一步的研究来确定从刺胞动物模型生物中获得的这些结果如何应用于其他生命形式。然而，由于Hydra是原始的进化生物，因此这种机制很可能同样存在于高度发达的生物体中。

“在基础研究和医学之间的界面，健康的关键在于身体和细菌共生体之间的平衡，这一点越来越清晰。未来我们面临着一个挑战性的任务，那就是试图理解宿主之间高度复杂的关系。我们的新发现，我们距离实现这一目标还有一小步，“乐观的Fraune说。