細菌的氣味

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細菌會產生很多氣味,其中大多數是我們寧願不去想的。細菌培養物產生的數百種揮發性化合物可以發出許多訊號,儘管我可能是極少數將溫暖的大腸桿菌的氣味與愉快的實驗室回憶聯絡起來而不是某種衛生災難的人之一。不同的細菌具有獨特的揮發性痕跡,這對於舊時代的微生物診斷以及釀造葡萄酒、啤酒和乳酪等微生物基食品(其中一些特別臭的品種我在照片中聞到)至關重要。然而,直到最近,細菌產生的氣味才被認為具有重要的生化功能。

去年,一篇很酷的論文展示了“細菌嗅覺”的首批例子之一,其中一種芽孢桿菌透過響應培養板相鄰孔中細菌產生的揮發性氨,增加了粘性生物膜的形成。雖然“嗅覺”可能不是描述這種化學反應的正確詞彙,但細菌能夠對遠處傳送的化學訊號做出反應,這非常令人著迷。細菌有許多機制可以感知周圍溶液中漂浮的化學物質,包括營養物質、毒素和來自鄰近細菌的訊號,現在看來,這種訊號傳遞超出了培養皿的邊界。

十年前,研究人員發現某種長距離通訊正在促進大腸桿菌的生長和抗生素耐藥性,其機制神秘,與這些更容易理解的可溶性訊號無關。最近一篇論文透過巧妙的遺傳和生化實驗發現,細菌再次“聞到”氨氣,氨氣改變了細胞膜的通透性,阻止抗生素進入並殺死細胞,這一發現可能會影響我們對非遺傳性抗生素耐藥性的理解 (PDF)。


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氣味是我們理解周圍世界的方式的一部分,揮發性化學物質已被確定為物種內和物種間(甚至跨界)通訊的方式,存在於植物、真菌、昆蟲和現在的細菌之間。像這樣的研究將使我們能夠“傾聽”,甚至可能參與不同生物體之間充滿氣味的對話。

Christina Agapakis is a biologist, designer, and writer with an ecological and evolutionary approach to synthetic biology and biological engineering. Her PhD thesis projects at the Harvard Medical School include design of metabolic pathways in bacteria for hydrogen fuel production, personalized genetic engineering of plants, engineered photosynthetic endosymbiosis, and cheese smell-omics. With Oscillator and Icosahedron Labs she works towards envisioning the future of biological technologies and synthetic biology design.

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