细菌总是处于战争状态。 了解武器使用可能会导致抗生素替代 地平线杂志

英国牛津大学的凯文·福斯特教授说:“你可以看到细胞球死了。”

与动物相比,动物更可能避免战斗,而细菌则可能非常具有攻击性。

他说,细菌世界充满了冲突。

Foster教授的研究始于动物学,首先研究蜜蜂和黄蜂等动物,以了解合作与竞争之间的平衡,然后再将精力转向微生物世界。 他认为,微生物在社区中的互动方式还有很多要学习的地方。

细菌并没有真正以这种方式被想到。 多年来,传统上细菌通常在摇瓶中研究或视为单细胞。 当我开始研究细菌的时候(2005年),人们意识到细菌实际上在这些非常密集和多样化的社区中度过了很多时间,”他说。

细菌非常惊人。 他们有能力检测到自己受到攻击,并且会反击。 令人着迷的是,整个冲突世界还在继续。”

福斯特教授正在领导一个名为 微型战争 研究细菌如何使用它们拥有的各种武器。 面对日益增长的抗生素耐药性的威胁,我们可能可以通过研究细菌如何发​​展出相互杀死的方式学习很多东西。 除了中毒的长矛外,细菌还有一系列不同的策略,例如释放杀死其他细菌的化学物质(抗生素)。

‘经典的是抗生素。 这些是每个人可能最了解的。 它们往往是可扩散的,因此细菌会产生它们,然后将它们分泌到环境中。

他没有参与MicroWars,但研究了细菌VI型分泌系统,该系统负责向其他细菌发射单个中毒的长矛。

他说,它可以从细菌中释放出来,向环境或竞争生物中发射。 它可以直接在竞争生物体内传递一些酶或毒素。” ‘这是一台纳米机器,可以将其发射出细胞,类似于a或鱼叉。

我认为这些(武器)系统已经存在很长时间了。 他说,我们只是刚刚开始了解它们。尽管我们可以看到这些细菌系统存在于许多细菌中,但我们仍然不知道它们的使用方式和使用时间。 “我认为理解这一点是一个很大的问题。 然后,如果我们可以将其用于我们的利益,那就太好了。”

优点

为了更好地了解细菌如何使用武器,Foster教授及其团队将计算机科学,微生物学和生物信息学的专业知识融合在一起。

“很简单地说一个含有毒素,而另一个不含毒素,因此带有毒素的一个将获胜。 事实并非如此。 制作这些毒素通常会非常昂贵(资源密集型),如果您使用它的效率不是很高,那么您可能会被没有这种毒素的菌株竞争,” Foster教授说。

他的团队开发了计算模型来模拟细菌的生长和相互作用,然后再进行更费力的实验。 他说(通过计算),我们可以研究各种条件,无论这些条件对武器有何好处。

研究人员已经将他们的模拟变成了一个名为 肠胃大战,玩家可以在其中相互抗衡不同强度的细菌,并了解真实的示例。

为了对模拟进行测试,研究小组随后用荧光标记物研究了基因工程细菌,以追踪其对武器系统的使用。 他们专注于两种细菌, 大肠杆菌铜绿假单胞菌,作为测试用例。

大肠杆菌 可能是被污染的食物或水所感染,但它也存在于我们的肠道中。 它具有多种毒素,可帮助保持各种细菌的平衡,有些菌株甚至被用作益生菌来治疗感染。 对它的研究也非常周到,这使得在实验室中更容易在不同条件下进行测试。

假单胞菌 会在脆弱人群中造成严重感染,并拥有许多武器系统。 除了三支VI型分泌系统矛枪外,细菌还会产生一系列蛋白质毒素,氰化物,中毒的带尖分子棒等等。

“这是一个非常极端的案例,已经演变为极具侵略性。 因此,它成为细菌侵略和战争极端例子的引人入胜的测试案例,”福斯特教授说。

“是虫与虫,而不是毒品。”

英国牛津大学Kevin Foster教授

荧光灯

MicroWars团队正在使用基因工程技术 假单胞菌 毒矛附着有荧光标签的菌株,因此可以在显微镜下看到。 这使他们可以准确地看到何时使用它。

为了获得更多细节,他们开发了 假单胞菌 当他们使用不同的武器时会发出不同的颜色。

关键问题之一是:如果您拥有所有这些武器,什么时候使用它们? 并且您同时使用它们吗? 然后我们可以开始问,他们使用一支矛枪而不使用毒素的条件是什么,”福斯特教授说。

‘我们还没有那么多数据,但是很显然,它们不会同时被使用。 武器系统受到不同的监管,并在不同的条件下使用。”

研究了解细菌武器的一种希望是寻找新的抗生素。

“这些(细菌)毒素具有目标,而这些目标实际上就像细菌的致命弱点或弱点一样。 如果找到了这些目标,那么也许您可以针对这些目标设计其他策略,” Allsopp博士说。

但是,福斯特教授希望,将来,了解细菌相互竞争背后的原理可能会导致抗生素的全新替代品。

“存在定制设计的益生菌的想法,我们可以选择特定的菌株或为特定的目标设计特定的菌株,例如消除病原体。 他说,这将替代抗生素。

“是虫与虫,而不是毒品。”

MicroWars由欧盟欧洲研究理事会资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。


This article – ” 细菌总是处于战争状态。 了解武器使用可能会导致抗生素替代 地平线杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research and Innovation magazine

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作者: NewsWire

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