内共生是一种令人着迷的生物现象,即一个生物体生活在另一个生物体内。这种不寻常的关系往往对双方都有利。即使在我们的身体里,我们也发现了这种共存的残余:线粒体就是从一种古老的内共生进化而来的。很久以前,细菌进入其他细胞并留在那里。这种共存为线粒体奠定了基础,从而为植物、动物和真菌的细胞奠定了基础。
然而,人们仍然不太了解内共生作为一种生活方式究竟是如何产生的。一种或多或少意外地进入完全不同的宿主细胞的细菌通常很难生存。它需要生存、繁殖并传给下一代。否则,它就会灭绝。为了不伤害宿主,它不能为自己索取太多营养,也不能生长得太快。换句话说,如果宿主和它的寄生者不能相处融洽,这种关系就会结束。
为了研究两种生物之间这种特殊关系的起源,由苏黎世联邦理工学院微生物学教授 Julia Vorholt 领导的研究小组在实验室中发起了这种合作关系。科学家们观察了可能的内共生开始时究竟发生了什么。他们刚刚在科学杂志《自然》上发表了他们的研究成果。
为了开展这项工作,沃霍尔特实验室的博士生加布里埃尔·吉格尔 (Gabriel Giger) 首先开发了一种将细菌注入真菌小孢根霉细胞而不破坏它们的方法。他一方面使用了大肠杆菌,另一方面使用了栖菌属的细菌。后者是另一种根霉真菌的天然内共生体。然而,在实验中,研究人员使用了一种在自然界中不会形成内共生的菌株。吉格尔随后在显微镜下观察了强制共生发生了什么。
注射大肠杆菌后,真菌和细菌都继续生长,后者生长得如此之快,最终导致真菌对细菌产生了免疫反应。真菌通过将细菌包裹起来来保护自己免受细菌的侵害。这阻止了细菌传给下一代真菌。