一些细菌使用微型鱼叉枪来对抗敌对的攻击。巴塞尔大学的研究人员通过用超尖锐的尖端戳细菌来模拟攻击。使用这种方法，他们发现细菌在细胞膜受损的情况下组装纳米武器，并迅速以高精度反击。
在微生物的世界里，和平共处与对营养和空间的激烈竞争密切相关。某些细菌通过使用微小的、纳米级的鱼叉枪（被称为第六型分泌系统，T6SS）注入致命的鸡尾酒来击败竞争对手和抵御攻击者。
细菌回应细胞膜损伤
由巴塞尔大学生物中心的Marek Basler教授领导的研究小组多年来一直在研究不同细菌物种的T6SS。“我们知道，铜绿假单胞菌在受到攻击时会用它的T6SS反击，”Basler解释说。“但我们不知道到底是什么触发了纳米鱼叉枪的组装：与邻居的接触、毒性分子，还是简单的细胞损伤？”
在与阿尔戈维亚大学生物中心及瑞士纳米科学研究所（SNI）的纳米生物学教授Roderick Lim的紧密合作下，研究人员现在证明：铜绿假单胞菌对外膜的破裂作出反应——这是由机械力引起的，例如用尖端戳刺。该研究已发表在Science Advances期刊上。
用微小“针头”刺穿细菌膜
Roderick Lim的实验室在原子力显微镜（AFM）技术方面具有长期的专业知识。“利用AFM，我们能够模拟细菌T6SS的攻击，”SNI博士生Mitchell Brüderlin说，他是该研究的第一作者。“用针状的超尖锐AFM尖端，我们可以触碰细菌表面，并以逐渐增加的压力，有控制地刺穿外膜和内膜。”
结合荧光显微镜，研究人员揭示细菌对外膜损伤作出反应。“在十秒内，细菌在损伤部位组装T6SS，通常会反复进行，并且以精准的方式进行反击，”Basler补充道。“我们的工作清楚地表明，破坏外膜是触发T6SS组装所必需且充分的条件。”
关于细菌防御机制的新见解
研究人员面临的最大挑战是细菌的尺寸和形状。“到目前为止，我们只使用AFM研究真核细胞，包括人类细胞，”Lim解释道。“但铜绿假单胞菌比人类细胞小十倍以上，因此在特定位置戳它们是非常具有挑战性的。”
在微生物生态系统中，生存全靠战略，而铜绿假单胞菌显然掌握了防御的艺术。“针对局部攻击的快速而有针对性的反击可以最大限度地减少误发并优化成本效益比，”Basler说。这一巧妙的策略为铜绿假单胞菌提供了生存优势，使其能够使攻击者失效，并在多样化且往往具有挑战性的环境中繁荣。
