細菌是滑溜溜的小吸盤。 它們進化迅速，對抗生素產生抗藥性，因此變得越來越難以對付。 現在，研究人員第一次在膠片上捕捉到了微生物用於這種快速進化的機制之一。
二霍亂弧菌細菌 - 霍亂的病原體 - 位於顯微鏡下，發出鮮豔的綠色。 正如我們所看到的，一根卷鬚從其中一個細菌中蜿蜒而出，用魚叉叉住一段DNA並將其帶回其體內。
這個附屬物被稱為菌毛，細菌將來自不同生物體的新遺傳物質整合到自己的 DNA 中以加速其進化的過程稱為水平基因轉移。
這是科學家第一次直接觀察到細菌利用菌毛來實現這種基因轉移。 這是一種幾十年來一直被假設的機制。
“水平基因轉移是抗生素抗藥性在細菌物種之間轉移的重要方式，但之前從未觀察到這一過程，因為所涉及的結構非常小，”生物學家安庫爾·達利亞說印第安納大學伯明頓分校。
“了解這個過程很重要，因為我們對細菌如何共享 DNA 的了解越多，我們就越有可能阻止它。”
細菌究竟是如何利用菌毛來捕捉 DNA 的，目前仍然難以捉摸，部分原因是細菌的菌毛極小。 菌毛比人的頭髮細 10,000 多倍，這意味著它很難觀察。
研究小組所做的——以及這些細菌發出怪異綠光的原因——是開發一種用螢光染料塗上菌毛和 DNA 的新方法。 當他們將整個套件和kaboodle放在顯微鏡下時，他們第一次能夠親眼看到這個過程。
在此頁面頂部的影片中，您可以在右側看到這一點。 左邊的圖像是沒有染色的場景的樣子。
（安庫爾達利亞/印第安納大學）
菌毛透過細胞壁上的孔隙劃出一條線來捕獲一段 DNA，然後以高精度將其捲回。
“就像穿針一樣”生物學家考特尼·艾里森說。
「外膜上孔的大小幾乎等於對半彎曲的 DNA 螺旋的寬度，這很可能就是所遇到的情況。如果沒有菌毛引導它，DNA 擊中孔的機會以正確的角度進入細胞基本上為零。
抗生素抗藥性可以透過多種方式在細菌之間轉移——水平基因轉移也有多種機制。 從周圍環境吸收 DNA 的過程稱為轉化。
當細菌死亡時，它們會分裂並釋放DNA，然後其他細菌可以捕獲並合併它。 如果死亡的細菌具有抗生素抗藥性，那麼捕獲死者 DNA 的細菌也會產生這種抗藥性，並將其傳播給自己的後代。
這樣，抵抗就會像野火一樣在人群中蔓延。 這是一個大問題。根據疾病管制中心，美國至少有 23,000 人因抗生素抗藥性死亡。
透過弄清楚細菌傳播抗生素抗藥性的確切機制，研究人員希望能夠設計出預防方法。
下一步是找出菌毛如何在正確的位置鎖定 DNA，特別是因為參與過程的蛋白質似乎以一種以前從未見過的方式與 DNA 相互作用。
他們也希望利用他們應用螢光染料的方法來觀察菌毛的其他功能。
“這些都是非常多用途的附屬物，”達莉亞說。 “印第安納大學發明的這種方法確實開啟了我們對一系列細菌功能的基本了解。”
該研究已發表在期刊上自然微生物學。
