自然捲的細菌是怎麼產生的

紅螺菌。圖片取自維基百科

你可能會想像所有的細菌都是直直的小棒狀，但自然界中有許多細菌其實是彎彎曲曲的，就像是頭髮有「自然捲」一樣。但是，為什麼會有「自然捲」的細菌呢？細菌的「自然捲」又是怎麼產生的？

最近，有研究團隊以紅螺菌（Rhodospirillum rubrum）這種（冒）粉紅色（泡泡）的細菌做研究，發現了「細菌自然捲」是如何形成的！

研究團隊在紅螺菌中發現了一種叫做PapS的蛋白質，這個蛋白質的頭（N端）與外膜蛋白孔道（Por39和Por41）結合，尾（C端）與肽聚糖層結合，把外膜和細胞壁連起來。這個PapS的排列就是螺旋狀的，就像是給細菌做了一個「髮捲」。

細菌長大的時候，細胞壁也要跟著長，所以需要不斷地在表面添加新的「建築材料」。而PapS形成的螺旋結構就像是在細菌表面設置了一系列的「減速帶」，讓負責添加新材料的「延長複合體」在細菌的外側曲線上移動得更慢，因此在那裡堆積了更多的材料。

結果就是，細菌的外側比內側長得快一些（快15%），就像植物莖的一側長得比較快，自然就捲曲起來了。這就是為什麼這些細菌會變成「自然捲」的形狀。

為什麼細菌要有「自然捲」呢？研究團隊認為，細菌的彎曲形狀不只是好看而已。這種形狀可能幫助細菌更好地在環境中移動，或者更容易附著在某些表面上。

研究團隊發現，類似PapS的蛋白質在許多其他種類的細菌，如根瘤菌屬（Rhizobium）與農桿菌屬（Agrobacterium）中也存在。這意味著「自然捲」可能是細菌界的一種「流行髮型」！

總而言之，理解細菌如何塑造自己的形狀，不僅讓我們了解到大自然的奇妙設計，說不定也有可能幫助我們開發新的方法來對抗有害細菌，或者更好地利用有益細菌。只是不知道，為何人類要有「自然捲」呢？

參考文獻：

Sebastian Pöhl, Giacomo Giacomelli, Fabian M. Meyer, Volker Kleeberg, Eli J. Cohen, Jacob Biboy, Julia Rosum, Timo Glatter, Waldemar Vollmer, Muriel C. F. van Teeseling, Johann Heider, Marc Bramkamp, Martin Thanbichler. An outer membrane porin-lipoprotein complex modulates elongasome movement to establish cell curvature in Rhodospirillum rubrum. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-51790-z