Science ：双面发光杆菌的根源DNA开关

发光杆菌是寄生在线虫肠道对线虫生存有益的一等良民。而打开一个分子开关，这位良民就会变身成为致命的昆虫杀手。

密歇根州立大学的研究人员发现发光杆菌具有一个DNA开关，可以使其从线虫肠道共生的益生菌转变为昆虫血液中剧毒物。文章发表在Science杂志上。

微生物学和分子遗传学助理教授Todd Ciche发现这种转变是随机出现的，并会造成截然不同的特性，例如致死宿主或和谐共生。人类的肠道更复杂，不过这一研究成果有望为医疗突破提供新信息，他说。

“动物和我们的肠道很相似，都充满了微生物，”Ciche说。“这些微生物在宿主体内和体外实验中并不相同，而我们现在才刚刚开始了解这种微生物共生同盟的建立，以及它们的功能和进化。”

微生物群落会随机产生具有不同特性的突变株，如有毒或无毒，耐受抗生素或对抗生素敏感。发光杆菌P. luminescens的生活史具有双面性，一面是其宿主线虫体内的共生菌，另一面是许多昆虫的病原菌。共生状态的发光杆菌寄居在线虫的肠道中，缓慢的生长并能帮助线虫生存甚至繁殖。随着线虫的生长，这些细菌显露出其邪恶的一面。它们打开了DNA开关，开始快速生长并产生致命毒素。在线虫感染昆虫时，发光杆菌就释放出它们的杀虫毒素。

“就像跳蚤与瘟疫那样狼狈为奸，”Ciche说。

现在的问题是：是什么造成了发光杆菌的这种巨大转变?

“了解控制线虫体内发光杆菌双面性的DNA开关，我们就能更好的了解细菌进入休眠期并耐受抗生素的机制，而这一过程对于慢性感染治疗非常关键，”Ciche说。

研究人员观察到了发光杆菌的致病突变（P形态）转变为在线虫肠道共生的M形态的过程。而这两种截然不同的形态的转变开关是一个随机的启动子倒置。M形态细菌更小（是P形态的七分之一），生长的更慢而且发光能力较弱，并且M形态的细菌是没有毒性的，产生的次级代谢物也更少。研究人员通过观察线虫体内单个发光杆菌的形态转换，发现母线虫体内的M形态发光杆菌是寄生在感染期幼虫IJ体内的*批细菌。随后，发光杆菌在感染期幼虫体内由M形态转换为P形态，武装了这些幼虫以进行下一个感染昆虫的循环。