温和噬菌体在生物膜内的空间传播

在微生物世界中，细菌和噬菌体之间的相互作用一直是科学家们研究的热点。2025年，发表在PNAS上的一篇题为Spatial propagation of temperate phages within and among biofilms的论文，为我们揭示了温和噬菌体在细菌生物膜内的传播机制，为理解微生物群体行为提供了新的视角。

生物膜是细菌分泌的多糖基质构成的群体结构，能够保护细菌免受外界环境的干扰，包括噬菌体的侵袭。而温和噬菌体是一种能够在宿主细菌基因组中整合并潜伏的病毒，它们与烈性噬菌体不同，后者会在感染后迅速裂解宿主细胞。尽管温和噬菌体和生物膜在自然界中普遍存在，但它们之间的相互作用在细胞空间尺度上尚未被充分研究。

在这项研究中，科学家们采用了多种方法来追踪温和噬菌体，并区分裂解性和溶源性宿主感染。他们发现，在大肠杆菌生物膜中，溶源性感染最初发生在生物膜边缘的可预测细胞群包装区域。由于溶源性细菌通常位于大型细胞群的边缘，而裂解性病毒感染也会降低局部生物膜细胞的包装密度，因此溶源性细菌更容易扩散到流动的液体中，并在原始生物膜-噬菌体系统扩散池形成的生物膜中占优势。

与烈性噬菌体相比，温和噬菌体在生物膜内的传播具有独特的优势。烈性噬菌体通过裂解宿主细胞来传播，这可能导致生物膜结构的破坏。而温和噬菌体通过溶源性感染，能够在不破坏生物膜结构的情况下进行传播。这种传播方式使得温和噬菌体能够在更长的空间和时间尺度上在细菌生物膜内和生物膜之间传播。

这项研究不仅增进了我们对温和噬菌体在生物膜内传播机制的理解，还为开发新的噬菌体疗法提供了理论基础。温和噬菌体的传播优势可能有助于它们在复杂微生物群落中的存活和扩散，这对于控制生物膜相关感染和开发新型抗菌策略具有重要意义。

随着对温和噬菌体和生物膜相互作用的深入研究，有望开发出更有效的噬菌体疗法，用于治疗由生物膜引起的慢性感染。此外，这项研究也为理解微生物群落的动态行为和进化提供了新的思路。

参考文献：doi: 10.1073/pnas.2417058122