蛭弧菌,弧菌的天然杀手
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蛭弧菌的形态
蛭弧菌是寄生于其他细菌(无寄主也可生存)并能导致其裂解的一类细菌。
单细胞,弧形或逗点状,有时呈螺旋状;
体积大小为0.3~0.6 pm×0.8~1.2 μm,通常比细菌小,能通过细菌滤器,有类似噬菌体的作用;
一般端生单鞭毛,有的在另一端生有一束纤毛。水生蛭弧菌的鞭毛还具有鞘膜,它是细胞壁的延伸物,并包围着鞭毛,使得它比其他细菌的鞭毛粗3~4倍。
· 图一 蛭弧菌生理形态 ·
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蛭弧菌的捕食特性
蛭弧菌广泛分布在海洋、河流、湖泊、池塘、污水处理厂、地下水甚至动物粪便中,不过相较其他细菌数量较少。作为细菌中的捕食者,会大量捕食其他的细菌,不过与其他具有捕食行为的细菌不同的是,蛭弧菌通常单独捕食,而且可以攻击多种类细菌,不像噬菌体通常只攻击特异的宿主。
J. Kimberley Summers等通过建立一个捕食数学模型,研究了蛭弧菌的“捕食-被捕食动力学”,结果表明:
模型预测蛭弧菌必须比它的猎物小得多才能生存;
两种捕食者的共存是基于猎物亲和度和猎物攻击率的权衡;
捕食者攻击率太高,死亡率太低时,会过度剥削猎物而使自身灭绝(公地悲剧);
与蛭形弧菌相比,噬菌体在捕食单一的、不具有耐药性的猎物时具有若干优势,并能与蛭形弧菌竞争;
蛭弧菌捕食单一猎物很容易灭绝,并且极端振荡条件会导致生存瓶颈。
蛭弧菌具有最优的攻击速率常数、最优的死亡率和最优的猎物大小。基于上述原因,该模型预测了捕食单一猎物可能导致蛭弧菌的灭绝,解释了为什么蛭弧菌是一种多面手捕食者。
3
蛭弧菌的生命周期
蛭弧菌有两种不同的生命周期。斯塔尔蛭弧菌、噬菌蛭弧菌等细菌拥有内寄生生命周期,也就是说它们的生命周期发生在宿主的体内;而外生蛭弧菌拥有外寄生生命周期,宿主留在猎物的体外。这两种生命周期的时长都在三个半小时到四小时之间。
· 图二 内寄生模式·
1. 袭击宿主;2. 临时吸附;3. 入侵宿主;4. 占领宿主;5. 细胞增殖;6. 细胞延伸;7. 宿主养分耗尽;8. 生成隔膜;9. 细胞分裂;10.宿主溶解
· 图三 外寄生模式 ·
1. 袭击宿主;2. 临时吸附;3. 附着;4. 细胞增殖;5. 细胞分裂;6. 与宿主分离
蛭弧菌的抑菌特性
山东某公司研究了从海水养殖池分离得到的海洋蛭弧菌 BD-zr-11,通过裂解谱分析和盐度耐受性分析发现:
蛭弧菌 BD-zr-11对嗜水气单胞菌、副溶血弧菌、溶藻弧菌、哈维氏弧菌以及大肠杆菌这5种致病菌均具有良好的裂解能力,且对嗜水气单胞菌和副溶血弧菌效果更好。
· 图四 蛭弧菌抑菌效果 ·
A为嗜水气单胞菌;B为副溶血弧菌;C为溶藻弧菌;D为哈维弧菌;E为大肠杆菌
蛭弧菌BD-zr-11对于水产养殖常见的几种致病弧菌(副溶血弧菌、溶藻弧菌、哈维氏弧菌)都有很好的抑制效果,具备应用于实际生产的潜力。
结 语
由于蛭弧菌普遍存在,对整个细菌种群起到调控作用,尤其在养殖环境中,它们对弧菌的杀灭效果或许将成为水产养殖中对抗抗生素耐药菌的有力武器,有效替代抗生素,实现无抗养殖。
参考资料:
[1] Predation strategies of the bacterium Bdellovibrio bacteriovorus result in bottlenecks, overexploitation, minimal and optimal prey sizes.
[2] 《环球科学》2020年第3期杂志.
[3] 一株海洋蛭弧菌的裂解谱和盐度耐受性分析.
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