形成一个成功的共生关系需要参与伙伴之间的交流能够被精细地调节。爱尔兰科学家在一篇最近发表于《分子微生物学》杂志上的文章中指出，当一个细菌变换宿主时，三羧酸（TCA）循环能够在致病状态与共生状态之间发送转变的信号。
发光杆菌以一个共生生物的形式存在于异小杆线虫家族的食虫线虫中。当线虫感染了一种昆虫后，它便会释放出发光杆菌，后者以指数级的速度生长，从而最终杀死昆虫，并将其的组织转化成线虫消耗所需的生物质。当细菌到达后指数生长阶段，它们便开始形成化合物——例如抗生素和色素——以及光，其功能在于向线虫发出信号。这些信号会导致线虫的成熟，随后它便会迁移出昆虫的尸体。
在昆虫被感染后，是什么调节着细菌和线虫之间共生关系重建的信号控制呢？为了回答这个问题，爱尔兰科克大学学院的Lea Lango和David J. Clarke寻找了能够防止共生状态开始的细菌突变。他们发现，TCA循环酶苹果酸盐脱氢酶（由mdh所编码）是发育信号的形成和线虫内的细菌存活所必需的。在生物体外，一种mdh突变在指数级阶段具有正常的生长动力学，但在后指数阶段却停止了生长，导致细胞数量的减少。此外，突变在某种氨基酸的吸收过程中存在缺陷，从而很可能导致了生长的中断。
mdh突变能够引起疾病，这是因为它可以在昆虫中生长并杀死后者，但是当线虫接种了突变细菌，这些线虫便没有能够成熟，并且也没有细菌从这些线虫中恢复过来。编码一种TCA循环酶——Ⅱ类富马酶——的另一个基因中的突变能够导致一种同样的mdh突变显型，但是阻碍其他新陈代谢路径的突变并不会影响昆虫的生长。
因此，研究人员指出，TCA循环向细菌的新陈代谢状态发出了信号，并引发了其生命形式的一种变化。通过将生长阶段与从病原体到共生生物的转换联系起来——这是转换的最佳时机，能够导致当营养变得匮乏时的细菌的散播。
来源：科学时报
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