蜜蜂肠道共生菌产生的大肠杆菌素（colibactin）介导病原体防御

动物肠道为微生物群落提供了独特的生态位，肠道菌群不仅参与营养代谢、免疫调节和病原体防御，还通过菌株和物种间复杂的拮抗作用维持群落结构。细菌可利用接触依赖性杀伤系统或分泌抗菌化合物抑制竞争者，其中部分微生物代谢产物还能够限制外源病原体入侵。然而，许多细菌拮抗因子主要在体外或简化体系中得到研究，其在天然宿主相关微生物群落中的生态功能及其对宿主健康的影响仍缺乏深入认识。

蜜蜂具有相对简单且结构明确的肠道菌群，是研究宿主相关微生物互作的理想模型。蜂肠共生菌弗里谢拉菌（Frischella perrara）具有保守的大肠杆菌素（colibactin）基因岛，能够产生具有DNA损伤活性的基因毒素。尽管大肠杆菌素已被证明能够介导细菌间竞争、诱导前噬菌体并影响肠道菌群结构，但在天然肠道微生态环境中，弗里谢拉菌产生的大肠杆菌素是否具有病原体防御功能，以及这种毒素如何塑造共生菌与病原菌之间的生态关系，仍不清楚。

2026年8月24日，美国德州大学Nancy A. Moran团队在《Nature Microbiology》发表最新成果，研究发现，蜜蜂肠道共生菌弗里谢拉菌产生的大肠杆菌素不仅是一种基因毒素，也是一种重要的细菌间竞争武器，可通过抑制机会性病原菌增强宿主的病原体防御。

主要结果

研究发现，弗里谢拉菌(F. perrara)是一种局限于蜜蜂肠道的产大肠杆菌素共生菌。

弗里谢拉菌定植虽然会缩短蜜蜂寿命，却能显著提高蜜蜂受到机会性病原菌粘质沙雷菌（Serratia marcescens）攻击后的存活率；而缺失大肠杆菌素产生能力的F. perrara突变株则无法发挥这一保护作用。

进一步研究表明，F. perrara通过大肠杆菌素依赖的DNA损伤和前噬菌体诱导降低病原菌负荷。在模拟蜜蜂肠道的无氧条件下，大肠杆菌素对病原菌表现出明显毒性。

研究还发现，能够赋予细菌大肠杆菌素抗性的clbS基因广泛存在于局限于蜜蜂肠道的细菌中，但在包括病原菌在内的机会性定植菌中普遍缺失。

与此同时，当蜜蜂肠道共生菌携带clbS时，代表大肠杆菌素选择压力的F. perrara定植对肠道微生物群整体组成影响有限，提示共生菌之间可能已经形成了适应性共存关系。

研究意义

结果果表明，大肠杆菌素Colibactin不仅是一种基因毒素，也是一种重要的细菌间竞争武器，能够通过抑制机会性病原菌增强宿主的病原体防御，同时允许经过共同进化的肠道共生菌在Colibactin压力下持续共存。

文献信息：Song, Y., Powell, J.E., Wong, J.W.H. et al. Colibactin produced by a honeybee gut symbiont mediates pathogen defence. Nat Microbiol 11, 2408–2422 (2026).