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在细菌生存的自然环境中，常面临食物匮乏问题。研究人员针对细菌间营养利用机制展开研究，发现超声波处理致死的大肠杆菌细胞，其细胞质量在特定条件下才促进其他细菌生长，相关成果有助于理解细菌群体中的合作与进化。
在神秘的微观世界里，细菌的生存面临着诸多挑战，其中食物匮乏是它们经常遭遇的难题。细菌要想存活和繁衍，就得想尽办法获取足够的营养。死去同类的蛋白质本是很好的营养来源，可这些蛋白质无法直接被细菌细胞吸收，需要先经过蛋白酶（protease）分解成肽和氨基酸才行。在这个过程中，隐藏着怎样的秘密呢？为了解开这些谜团，来自国外的研究人员开展了一项深入的研究，相关成果发表在了《BIOspektrum》杂志上。
这项研究主要用到的关键技术方法有：通过超声波处理使大肠杆菌（Escherichia coli）细菌死亡；对细菌进行基因操作，构建 lon 基因缺失突变体（lon-Nullmutanten ）、野生型（WT）和互补细胞；在不同温度条件下对细菌进行共培养实验。
研究结果如下：
- 细胞质量促进生长的条件：研究发现，经超声波处理致死的大肠杆菌细胞质量，仅在特定条件下才会促进其他细菌的生长。只有当死亡细菌拥有在应激条件下产生的 Lon 蛋白酶 / ATP 酶（Lon-Protease/ATPase）基因，且该酶在裂解物中保持活性，能够产生可被吸收的二肽和三肽时，才会起到促进作用。同时，ATP 酶使蛋白质展开部分底物的功能，以及存活的、从裂解物中获益的细胞是否能产生 Lon 蛋白酶，对这一过程影响不大。给不含 Lon 蛋白酶的裂解物添加 Lon 蛋白酶后，裂解物就能被利用，这表明这种促进作用确实在细菌死后才显现出来。
- Lon 蛋白酶对细菌生长的影响：lon 基因缺失突变体比野生型和互补细胞生长得更好，这说明产生 Lon 蛋白酶显然是有代价的。不过，当细胞在非致死性热应激（42°C）条件下生长时，这种优势就变成了劣势。将 lon 基因缺失突变体和野生型细胞在 37°C 共培养 5 天（期间会有细胞自然死亡），lon 基因缺失突变体具有明显优势，它们就像 “骗子”，能从其他细菌的 Lon 蛋白酶中获益，自己却不用产生。而且，正如理论模型预测的那样，初始时 lon 基因缺失突变体数量越少，这种优势就越大。热应激虽然会降低这种优势，但不会完全消除。
综合研究结果和讨论部分，该研究意义重大。它揭示了细菌群体中一种独特的利他行为模式，即死亡细菌的 Lon 蛋白酶能够在死后为其他细菌提供营养，促进其生长。这一发现有助于我们理解细菌在自然环境中的生存策略和群体行为，对于揭示细菌的进化机制提供了新的视角，让我们看到细菌如何通过合作与竞争实现生存和繁衍。同时，也为相关领域进一步研究微生物群体的生态和进化奠定了基础，在生命科学和健康医学领域都具有潜在的应用价值，比如在微生物发酵工业、疾病防治等方面，有望为优化生产工艺、开发新的治疗策略提供理论依据。
