形成一個(gè)成功的共生關(guān)系需要參與伙伴之間的交流能夠被精細(xì)地調(diào)節(jié)。愛爾蘭科學(xué)家在一篇最近發(fā)表于《分子微生物學(xué)》雜志上的文章中指出，當(dāng)一個(gè)細(xì)菌變換宿主時(shí)，三羧酸（TCA）循環(huán)能夠在致病狀態(tài)與共生狀態(tài)之間發(fā)送轉(zhuǎn)變的信號(hào)。

 

發(fā)光桿菌以一個(gè)共生生物的形式存在于異小桿線蟲家族的食蟲線蟲中。當(dāng)線蟲感染了一種昆蟲后，它便會(huì)釋放出發(fā)光桿菌，后者以指數(shù)級(jí)的速度生長(zhǎng)，從而最終殺死昆蟲，并將其的組織轉(zhuǎn)化成線蟲消耗所需的生物質(zhì)。當(dāng)細(xì)菌到達(dá)后指數(shù)生長(zhǎng)階段，它們便開始形成化合物——例如抗生素和色素——以及光，其功能在于向線蟲發(fā)出信號(hào)。這些信號(hào)會(huì)導(dǎo)致線蟲的成熟，隨后它便會(huì)遷移出昆蟲的尸體。

 

在昆蟲被感染后，是什么調(diào)節(jié)著細(xì)菌和線蟲之間共生關(guān)系重建的信號(hào)控制呢？為了回答這個(gè)問題，愛爾蘭科克大學(xué)學(xué)院的Lea Lango和David J. Clarke尋找了能夠防止共生狀態(tài)開始的細(xì)菌突變。他們發(fā)現(xiàn)，TCA循環(huán)酶蘋果酸鹽脫氫酶（由mdh所編碼）是發(fā)育信號(hào)的形成和線蟲內(nèi)的細(xì)菌存活所必需的。在生物體外，一種mdh突變?cè)谥笖?shù)級(jí)階段具有正常的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，但在后指數(shù)階段卻停止了生長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量的減少。此外，突變?cè)谀撤N氨基酸的吸收過程中存在缺陷，從而很可能導(dǎo)致了生長(zhǎng)的中斷。

 

mdh突變能夠引起疾病，這是因?yàn)樗梢栽诶ハx中生長(zhǎng)并殺死后者，但是當(dāng)線蟲接種了突變細(xì)菌，這些線蟲便沒有能夠成熟，并且也沒有細(xì)菌從這些線蟲中恢復(fù)過來。編碼一種TCA循環(huán)酶——Ⅱ類富馬酶——的另一個(gè)基因中的突變能夠?qū)е乱环N同樣的mdh突變顯型，但是阻礙其他新陳代謝路徑的突變并不會(huì)影響昆蟲的生長(zhǎng)。

 

因此，研究人員指出，TCA循環(huán)向細(xì)菌的新陳代謝狀態(tài)發(fā)出了信號(hào)，并引發(fā)了其生命形式的一種變化。通過將生長(zhǎng)階段與從病原體到共生生物的轉(zhuǎn)換聯(lián)系起來——這是轉(zhuǎn)換的最佳時(shí)機(jī)，能夠?qū)е庐?dāng)營(yíng)養(yǎng)變得匱乏時(shí)的細(xì)菌的散播。