細(xì)菌是光滑的小吸盤(pán)。它們進(jìn)化迅速，對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性，因此變得越來(lái)越難以對(duì)付�，F(xiàn)在，研究人員第一次解開(kāi)了了微生物快速進(jìn)化的謎題。

霍亂弧菌是導(dǎo)致霍亂的病原體，在顯微鏡下，兩只霍亂弧菌發(fā)出鮮艷的綠色光芒。當(dāng)我們觀察的時(shí)候，一條卷須從一個(gè)細(xì)菌中發(fā)出，將一段DNA哈在身上，然后把它帶回身體。

這種附屬物被稱(chēng)為菌毛，細(xì)菌將來(lái)自不同生物體的新遺傳物質(zhì)整合到自身DNA中以加速進(jìn)化的過(guò)程被稱(chēng)為水平基因轉(zhuǎn)移。

這是科學(xué)家們第一次直接觀察到一種細(xì)菌使用菌毛來(lái)影響這種基因轉(zhuǎn)移;這一個(gè)被假設(shè)了幾十年的機(jī)制第一次被證實(shí)。

印第安納大學(xué)布盧明頓分校的生物學(xué)家Ankur Dalia說(shuō):“水平基因轉(zhuǎn)移是細(xì)菌之間抗生素耐藥性傳播的重要途徑，但這一過(guò)程之前從未被觀察到，因?yàn)樗�所涉及的結(jié)構(gòu)是如此的小得難以發(fā)現(xiàn)�！�

“了解這個(gè)過(guò)程很重要，因?yàn)槲覀冊(cè)搅私饧?xì)菌如何共享DNA，我們就越有可能挫敗它�！�

細(xì)菌是如何利用他們的菌毛來(lái)獲取DNA的，這一點(diǎn)仍然難以捉摸，主要原因是因?yàn)榫�毛直徑十分�?xì)小。菌毛比人的頭發(fā)細(xì)一萬(wàn)多倍，這意味著很難觀察到。

研究小組所做的是開(kāi)發(fā)了一種新的方法——及這些細(xì)菌發(fā)出奇異的綠光的原因，可以用熒光染料把菌毛和DNA都涂上。當(dāng)他們把整套設(shè)備和卡布堆放在顯微鏡下時(shí)，他們第一次親眼目睹了整個(gè)過(guò)程。

在這個(gè)頁(yè)面頂部的視頻中，你可以看到右邊的這個(gè)。左邊的圖片是沒(méi)有染料的場(chǎng)景。

它在細(xì)胞壁的孔洞中劃出一條線來(lái)獲取一段DNA，然后將其精確地重新導(dǎo)入。

生物學(xué)家考特尼·埃里森說(shuō):“這就像穿針一樣�！�

“外膜上的孔的大小幾乎和一個(gè)彎成兩半的DNA螺旋的寬度一樣，這很可能就是我們所看到的。”如果沒(méi)有菌毛來(lái)引導(dǎo)它，那么DNA以合適的角度撞擊毛孔進(jìn)入細(xì)胞的幾率基本上為零。

抗生素耐藥性可以通過(guò)幾種方式在細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移，水平基因轉(zhuǎn)移也有對(duì)應(yīng)的幾種機(jī)制從周?chē)�環(huán)境中攝取DNA被稱(chēng)為轉(zhuǎn)化。

當(dāng)細(xì)菌死亡時(shí)，它們分裂并釋放自己的DNA，于是其他的細(xì)菌可以誘捕并吸收它。如果死細(xì)菌有抗生素耐藥性，那么感染了死者DNA的細(xì)菌也會(huì)產(chǎn)生這種耐藥性，并將其傳播給自己的后代。

這樣，抵抗就會(huì)像野火一樣在人群中蔓延。這是一個(gè)大問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，由于抗生素耐藥性，美國(guó)至少有23000人死亡。

通過(guò)弄清楚細(xì)菌傳播抗生素耐藥性的確切機(jī)制，研究人員希望能夠設(shè)計(jì)出預(yù)防的方法。

下一步是弄清楚菌毛如何在正確的位置鎖定DNA——尤其是因?yàn)榕c這一過(guò)程有關(guān)的蛋白質(zhì)似乎與DNA發(fā)生了前所未有的相互作用。

他們也希望用熒光染料的方法來(lái)觀察菌毛的其他功能。

Dalia說(shuō):“這些都是多功能的附屬物�！薄斑@種在IU上發(fā)明的方法，真正開(kāi)啟了我們對(duì)一系列細(xì)菌功能的基本認(rèn)識(shí)�！�

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然微生物》雜志上