腸道細菌可以感知它們的環境，這對您的健康至關重要

一個主要問題仍然存在。哪些化學信號對有益腸道細菌最重要？

微生物學研究超越病原體

到目前為止，科學家對細菌傳感的了解大部分來自對模式生物，尤其是致病細菌的研究。人們對共生菌的關注要少得多，共生菌是自然生活在人體內的非致病性或有益微生物。這一差距讓研究人員想知道這些有益細菌實際上在其環境中檢測到了哪些類型的化學信息。

由 Viktor Surjic 領導的國際研究小組著手回答這個問題。該小組包括來自馬克斯·普朗克陸地微生物學研究所、俄亥俄大學和馬爾堡菲利普斯大學的科學家。他們的工作重點是梭狀芽胞桿菌，這是一組在人類腸道中大量存在的運動細菌，已知有助於腸道健康。

腸道細菌檢測多種營養物質

研究人員發現，人類腸道微生物組的受體可以識別範圍廣泛的代謝化合物。這些物質包括碳水化合物、脂質、蛋白質、DNA 和胺的降解產物。通過系統檢查，團隊還發現了清晰的模式。不同類型的細菌傳感器對某些類別的化學物質表現出明顯的偏好。

這一發現表明，腸道細菌不會對其環境做出隨機反應，而是選擇性地適應特定的代謝信號。

乳酸和甲酸是主要信號

通過結合實驗室實驗和生物信息學分析，研究人員發現了多種與控制細菌運動的感覺受體結合的化學配體。這些受體幫助運動細菌檢測對生長特別有價值的營養物質。結果表明，這些細菌的運動主要是由尋找食物驅動的。

在所有測試的化學物質中，乳酸（lactate）和甲酸（formate）最常作為觸發因素出現。這表明這些化合物可能是腸道細菌特別重要的食物來源。

交叉餵養支持健康的微生物組

一些腸道細菌可以產生乳酸並自行配製，凸顯了“交叉餵養”的重要性。在此過程中，一種細菌釋放出另一種細菌用作食物的代謝物。這種類型的合作有助於穩定腸道生態系統。

“這些結構域似乎對於腸道細菌之間的相互作用很重要，並且可能在健康的人類微生物組中發揮關鍵作用，”Victor Surgic 研究小組的博士後研究員、該研究的第一作者 Wenhao Xu 解釋道。

發現新的感覺受體

通過對多個傳感器的系統分析，該團隊確定了幾組以前未知的感覺域。這些新表徵的傳感器專門針對乳酸、二羧酸、尿嘧啶（RNA 的組成部分）和短鏈脂肪酸 (SCFA)。

研究人員還確定了新發現的雙傳感器的晶體結構，該傳感器對尿嘧啶和乙酸鹽都有反應。這使他們能夠了解這些分子如何在分子水平上與傳感器結合。感覺中樞屬於具有多種功能的感覺區域大家族。

進化顯示出非凡的靈活性

通過檢查尿嘧啶傳感器和相關感覺域之間的進化關係，研究小組發現配體特異性隨著時間的推移相對容易發生變化。這種靈活性有助於解釋細菌如何隨著環境的變化而調整其感覺能力。

“我們的研究項目極大地擴展了對有益腸道細菌的感官能力的理解，”Viktor Surjic 說。 “據我們所知，這是對定植於特定環境生態位的非典型細菌的感官偏好的首次系統分析。展望未來，我們的方法可以類似地應用於系統地研究其他微生物生態系統中的感官偏好。”