奶酪块是真菌抗生素的完美游乐场

看看奶酪的微观力量。这种乳制品几代以来一直是人们的主食，但它也帮助微生物学家更好地了解自然界的微生物群。在 5 月 10 日发表在《mBio 》杂志上的一项研究中，一组研究人员使用奶酪皮来展示真菌抗生素如何影响微生物群的发展。

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真菌产生的代谢物可以改善人类健康。有些真菌会分泌青霉素，然后将其纯化并用作抗生素。在这项研究中，科学家们着手更好地了解真菌如何与微生物群落中与其共生的微生物相互作用，特别关注真菌和细菌之间的关系。

“我的实验室对真菌如何塑造其生存地微生物群落的多样性很感兴趣。真菌广泛存在于许多微生物生态系统中，从土壤到我们自己的身体，但与研究更广泛的细菌相比，我们对它们的多样性和在微生物群中的作用了解甚少，”合著者、塔夫茨大学微生物学家本杰明·沃尔夫在一份声明中说。“为了研究真菌的生态学及其与细菌的相互作用，我们使用奶酪皮作为模型微生物生态系统来理解这些基本的生物学问题。

奶酪皮本身就是在自然陈化的奶酪（如布里奶酪、塔雷吉欧奶酪和某些类型的切达奶酪）表面形成的微生物群落。随着奶酪的陈化，奶酪表面会形成一层模糊的、有时是粘性的微生物层。随着奶酪凝结，微生物会慢慢分解，并在奶酪表面生长，产生香气和颜色，使杂货店高档奶酪具有更独特的特性。

Wolfe 和他的团队首先调查了奶酪制造商面临的问题，即霉菌在奶酪表面蔓延，破坏了奶酪皮的正常发育。这导致奶酪看起来就像奶酪皮消失了一样，因为霉菌侵入了奶酪洞穴。他们与威斯康星大学微生物学家 Nancy Keller 的实验室合作，以查明这种霉菌对奶酪皮微生物的影响以及霉菌可能产生的哪些化学物质破坏了奶酪皮。

研究人员首先删除了青霉菌中的一种基因（laeA），该基因可以控制真菌分泌到环境中的化学物质的表达。这些化合物被称为专门的或次级代谢物。

“我们知道许多真菌可以产生抗生素代谢物，因为我们曾将它们用作人类药物，但令人惊讶的是，我们对真菌抗生素在自然界中的作用知之甚少，”沃尔夫说。“真菌真的会使用这些化合物杀死其他微生物吗？真菌产生的这些抗生素如何影响细菌群落的发展？我们将正常的青霉菌和删除了 laeA 的青霉菌添加到奶酪皮细菌群落中，以查看删除 laeA 是否会导致细菌群落的发展发生变化。”

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当 laeA 被删除时，青霉菌的大部分抗菌活性都消失了。这一发现帮助研究小组缩小了真菌基因组中可能产生抗菌化合物的特定区域。他们将其缩小到一种名为 pseurotins 的化合物。这些代谢物由多种真菌产生，可以调节免疫系统、杀死昆虫和抑制细菌。

研究表明，假单胞菌素还能控制与真菌共生的细菌群落的生长和发育。假单胞菌素具有很强的抗菌作用，这意味着它们可以抑制手工奶酪中的一些细菌，包括葡萄球菌、短杆菌、短杆菌和嗜冷杆菌。这一过程导致奶酪皮微生物群的组成发生变化。

它还表明，真菌分泌的抗生素可以控制微生物群的发展，因为代谢物存在于其他生态系统中，包括人类微生物群和土壤生态系统。该团队预计，这些真菌-细菌相互作用的机制可能非常普遍。

“我们的研究结果表明，手工奶酪中的一些讨厌的霉菌可能会通过抗生素破坏奶酪的正常发育，”沃尔夫说。“这些发现使我们能够与奶酪制造商合作，确定哪些霉菌是有害的，以及如何在奶酪洞穴中管理它们。它还帮助我们认识到，每次我们吃手工奶酪时，我们都在消耗微生物用来在群落中竞争和合作的代谢物。”