化学雷达可以让细菌感知并消灭捕食者。研究微生物如何交流可以加深我们对塑造环境的复杂生态相互作用的理解，这是卓越集群“微观宇宙平衡”的重点关注领域。该集群由莱布尼茨天然产物研究与感染生物学研究所——汉斯·克诺尔研究所（Leibniz-HKI）和耶拿弗里德里希·席勒大学组成，研究了变形虫、细菌和植物之间的相互作用。

植物病原菌丁香假单胞菌（中间）利用化学“雷达”探测变形虫捕食者并将其消灭。图片来源：Luo Yu/Leibniz-HKI

拜罗伊特大学的研究人员也参与了这项研究。这些发现为发现新的生物活性天然产物铺平了道路。

丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）是一种普遍存在且极具破坏性的植物病原体。这种病原体通过植物的自然开口或伤口侵入植物，感染植物，并对农业造成巨大损害。该细菌的天敌。例如，一种变形虫苍白多孢子虫（Polysphondylium pallidum）就是一种以细菌为食的单细胞生物。

然而，如果食物匮乏，这些单细胞生物就会聚集形成多细胞结构，从而产生和传播孢子。虽然变形虫不直接参与植物的感染过程，但它是一种重要的捕食者，迫使细菌进化出高效的防御机制，以便在变形虫的存在下生存。由耶拿大学教授、莱布尼茨-HKI 系主任 Pierre Stallforth 领导的研究小组现已发现了丁香假单胞菌的一种以前未知的防御机制。

“我们能够展示这种细菌如何利用化学雷达识别并消灭敌对的阿米巴变形虫。有趣的是，变形虫本身在自身的消亡中也扮演着至关重要的角色，”该研究的第一作者张帅兵说道。

Pierre Stallforth补充道：“丁香假单胞菌会产生丁香菌素。这些化合物对变形虫无害，它们能使细菌移动得更快。当变形虫遇到这种分子时，该细菌会修改丁香菌素的化学结构。反过来，细菌有一种特殊的传感蛋白——化学雷达调节器（CraR），它可以识别这些修饰的分子。这使得细菌能够检测到阿米巴变形虫的存在，并激活负责产生毒性物质的基因——焦枯素。焦枯素反过来会杀死阿米巴变形虫，有趣的是，焦枯素正是修饰丁香菌素的衍生物。”

细菌的传染性也与化学雷达系统有关：只有当细菌具有活跃的“化学雷达”时，丁香假单胞菌才能在变形虫存在的情况下感染拟南芥（一种非常常见的植物模型生物），因此，它能够抵御捕食者的攻击。

这项研究为微生物、原生动物和高等植物之间复杂的相互作用提供了宝贵的见解，也为发现可作为药物或用于害虫防治的新型生物活性天然物质提供了起点。

编译自/ScitechDaily

DOI: 10.1016/j.cell.2025.02.033