本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。
從微生物的角度來看,人體是一塊絕佳的棲息地。 對於那些能夠躲避或抵抗免疫系統的細菌和真菌來說,人體提供了一系列潮溼、富含營養的小空間供它們生存。 其中一些微生物是無害的,在它們的小生態位內生長和繁殖,而不會傷害或擾亂它們所寄生的身體。 另一些則是有害的,它們會主動攻擊周圍的人體細胞以吸收營養。 許多是機會性的,大多數情況下是無害的,但如果免疫系統以任何方式受損,它們有可能變得致命。
然而,令人著迷的是,所有這些微生物不僅僅各自獨立地生活,躲避免疫系統並在隔離狀態下生長。 寄生於人體內外的細菌和真菌之間會相互交流; 有時是為了競爭和戰鬥,有時是為了合作和協同工作。
競爭:細菌 vs. 真菌
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。 透過購買訂閱,您將有助於確保未來能夠繼續產出關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的報道。
與任何其他生物棲息地一樣,在人體宿主內,空間和資源的競爭非常激烈。 細菌銅綠假單胞菌 (Pseudomonas aeruginosa) 和酵母白色念珠菌 (Candida albicans) 都是機會性病原體,並且經常在感染中一起被分離出來。 這在免疫系統受損患者的醫院獲得性感染中尤其如此。 由於酵母細胞大得多,細菌能夠在酵母細胞上定植和生長,並在過程中殺死酵母。 它們還可以透過更微妙的方式影響酵母,例如透過分泌分子來阻止酵母細胞轉化為生物膜或菌絲(用於擴散到新區域的長鏈)。
其他細菌也能夠透過分泌小的通訊分子來限制白色念珠菌 (C. albicans) 的生長和定植。 這就是為什麼某些白色念珠菌 (C. albicans) 感染,例如鵝口瘡,更可能在服用抗生素療程後出現。 在沒有任何細菌與它們對抗,或佔用空間和營養的情況下,酵母菌就可以佔據主導地位。
合作:真菌 + 細菌
同一生態位中的兩種生物為了空間和資源而競爭是合理的。 然而,更有趣的是,有時真菌和細菌會協同工作,以便在人體內定植。 細菌金黃色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 通常在清潔表面上生長時不會形成生物膜,但在白色念珠菌 (C. albicans) 存在的情況下,它會形成大型多細菌菌落,並以酵母菌絲為支架。 下圖(來自參考文獻 2)顯示了與細菌(綠色)共同定植的酵母菌絲(藍色)。 透過共同形成生物膜,真菌和細菌都更好地受到保護,免受人體免疫系統和抗生素的侵害。
細菌大腸桿菌 (E. coli) 也能夠與白色念珠菌 (C. albicans) 協同工作,釋放訊號分子,增加酵母菌的毒力並誘導侵襲性菌絲的形成。 作為回報,酵母菌也可以增加細菌物種的毒力,例如糞腸球菌 (E. faecalis) 和粘質沙雷氏菌 (S. marcescens)——小鼠的共同感染研究表明,與單獨的每種物種相比,當細菌和真菌都存在時,毒力會增加。 研究還發現,當細菌和真菌被注射到不同部位時,共同感染髮生在真菌感染區域,而不是細菌感染區域。
所有這些相互作用,無論是合作性的還是競爭性的,都構建了一幅人體內部完整世界的圖景:各種不同形狀和大小的微生物在人體細胞周圍和之間工作,以生長和繁殖。 儘管它們都被認為是“微生物”,但細菌和真菌來自不同的生命王國,這使得它們透過共享分子進行的交流以及在生物膜內的合作更加引人注目。
---
參考文獻 1:Mallick EM, Bennett RJ (2013) 白色念珠菌 (Candida albicans) 對微生物鄰域的感知。 PLoS Pathog 9(10): e1003661. doi:10.1371/journal.ppat.1003661
參考文獻 2:Harriott MM, Noverr MC. 念珠菌-細菌多微生物生物膜在疾病中的重要性。 Trends Microbiol. 2011 Nov;19(11):557-63. doi: 10.1016/j.tim.2011.07.004.
圖片 2 來源:wikimedia commons