口腔细菌和真菌也可以是“跨界组合”,形成的超微有机体会引起更严重的蛀牙.
众所周知,微生物(细菌、真菌、病毒等)是地球上最丰富、分布最广、进化时间最长的生命形式。 像细菌一样,通常定植在各种表面,形成多细胞的结构(生物膜)。 同样,附着在宿主体内或有机体表面的真菌也这样做。 目前,科学家发现细菌和真菌这两种微生物之间可以“跨界合作”,在口腔中形成更强破坏力的多细胞生物膜。
最近,在《美国国家科学院院刊(PNAS)》发表的一项新研究中,宾夕法尼亚大学牙科医学院的研究小组首次发现细菌-真菌的跨界组合表现出特殊的紧急功能,表面定植能力和生长速度增强,对抗菌剂有更强的耐受性,抗剪切性。 不仅如此,跨界组合会以更快的速度扩散,导致更严重的口腔疾病。
龋齿(龋齿)是人类最普遍的口腔疾病之一,主要是膳食中的糖滞留在口腔中滋养细菌和真菌,产生酸性菌斑,破坏牙釉质。 白色念珠菌( Candida albicans )和细菌变形链球菌( Streptococcus mutans )是龋病的主要病原菌。 蛀牙在孩子身上很常见。
这项研究始于严重龋齿患者口腔中的意外发现。
研究人员在显微镜下观察龋齿患儿唾液样本,发现细菌与真菌的结合不仅形成一种超生物,而且发展了前所未见的行为。 像“走”和“跳”一样移动。 特殊的“紧急功能”给这个跨界组合带来了自己无法实现的新技能。 研究人员表示,这几乎是一种具有新功能的超生物。
之后,为了更好地研究链霉菌和白色念珠菌的组合,他们开发了实验模型,利用这两种微生物在37的人唾液中培养后,用羟基磷灰石模拟牙齿表面,跨越细菌-真菌的国境
研究人员发现,漂浮的白色念珠菌与链霉菌相结合,可以形成与患儿唾液中天然存在的结构相似的特征。 即真菌及其菌丝、细菌簇与龋齿相关胞外多糖-葡聚糖缠结。 所有这些都缠绕在细胞外聚合物上。
这些跨界组合定植在牙齿表面后,研究人员测试了它们的特性,发现了惊人的行为和突发功能,包括表面粘附性、机械性和抗菌药物耐受性的增强,使其更难被杀菌。 重要的是细菌和真菌的跨界组合具有不同寻常的移动性。 他们在继续成长的同时,做着“跳跃”和“步行”这样的动作。有些细菌利用鞭毛等附属物来驱动自己,但在这项研究中链球菌本身是不运动的。 与已知微生物的运动不同,跨界组合利用真菌菌丝锚定在牙齿表面,然后推动整个超生物前进,将附着的细菌携带到表面。 这就像是细菌搭乘真菌的“便车”。
并成长,发展沿迁徙方向不断变化的方向,与其他形成的跨界组合融合,促进群落的扩展。
不仅如此,这个超生物移动得非常快。 在牙齿这样的表面,它们的移动速度可以超过时速40微米,这与人体内参与伤口愈合的成纤维细胞的移动速度相当。
具体来说,在生长的最初几个小时里,研究人员观察到跨界组合在类似牙齿的表面上“跳跃”了100微米以上。 这是身体长度的200倍以上。 从体型上来说,跳跃能力比大多数脊椎动物都强。 例如,青蛙的跳跃能力是自己体长的50倍; 蚱蜢的跳跃能力是身体长度的20倍。
该团队表示,虽然确切机制尚不清楚,但细菌和真菌的跨界组合在生长过程中迁移的能力带来了明确的结果。 它们可以在表面迅速定植,扩散到新的表面。
当研究人员通过实验室模型使这些跨界组合附着在真实的人类牙齿上生长时,超生物的迅速扩散导致了更广泛的龋齿。
由于这些超生生物存在于人类唾液中,在到达牙齿造成损伤之前阻止这些结合或破坏这种跨界组合,可能是预防龋齿的方法。
该团队表示,除了应用于特定口腔疾病的治疗外,这些发现也可能适用于一般的微生物生物学。 例如,在其他生物体液和水生生态系统中发现的聚集生物也同样可能促进表面定植和生长,引起传染病和环境污染。
也就是说,该研究表明,人类唾液中细菌-真菌的跨界组合,其行为与超生生物相似,具有引起疾病的紧急功能。 以上任何一种单一物种都不具备这样的能力。
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