《Cell》背靠背揭示噬菌体通过化学信号跨物种交流，主动操控微生物世界

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来源：iNature

2026-04-15 16:44:20

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核心提示：解开不同物种之间及内部的交流机制对于理解群落的行为及其生态功能至关重要。

解开不同物种之间及内部的交流机制对于理解群落的行为及其生态功能至关重要。交流并非仅限于高等动物；就连单细胞真核生物、细菌以及像质粒这样的细菌遗传元件也发展出了复杂的交流系统。近年来，细胞间的交流概念已扩展到包括病毒，研究表明感染细菌的病毒（噬菌体）可以通过小分子信号做出集体生命周期决策。

具体而言，温和的芽孢杆菌噬菌体利用一种称为“仲裁（arbitrium）”的小分子交流系统来调节裂解和溶原性（lysogeny，噬菌体将基因组整合到宿主细菌基因组的状态，此时噬菌体不裂解宿主）之间的选择。这一重要发现表明病毒可以像复杂的社会实体一样行事。鉴于噬菌体在细菌进化中所起的重要作用，理解这些群体互动对于理解新细菌菌株的出现至关重要。

“Arbitrium”是一种通信系统，它通过分泌的肽来帮助噬菌体决定是进行裂解还是成为溶原。在该系统中，Arbitrium通信肽（AimP）与相应的Arbitrium受体（AimR）结合，从而抑制 aimX（溶原形成过程中的负调节因子）的表达，促进溶原的形成。人们曾认为每个 AimR 只会响应其自身的 AimP。

2026年3月31日，西班牙瓦伦西亚生物医学研究所Alberto Marina团队在Cell 在线发表题为“Phages communicate across species to shape microbial ecosystems”的研究论文，该研究通过实验证明了“arbitrium”系统之间的交叉通信现象。利用典型的“arbitrium”噬菌体，该研究发现“AimP”肽能够与非匹配的“AimR”受体结合并抑制其表达，从而促进溶原的形成并减少原噬菌体的诱导。

文章模式图（图源自Cell ）

结构和生化分析揭示了这些受体所具有的保守特征，这些特征使得非匹配的肽能够实现交叉识别，同时又能保留对匹配伙伴的识别能力。在混合的溶原培养物中，这些相互作用会改变诱导结果，突显了其生态意义。在感染环境中，该研究还证明了这种相互作用有利于携带兼容系统的细胞中外来噬菌体的溶原形成。这些研究结果表明，噬菌体通过肽信号进行跨物种交流，从而以意想不到的方式重塑微生物群落。

另外，2026年3月31日，英国埃克塞特大学R. Manley团队在Cell 在线发表题为“Arbitrium phages can manipulate each other’s lysis/lysogeny decisions”的研究论文，该研究证明，属于不同物种和属的“Arbitrium”噬菌体可以通过分泌相似的通讯肽相互影响彼此的感染动态，导致信号接收噬菌体的早期潜伏化以及信号发出噬菌体的适应性增强。