致病细菌通常会避开人体肠道中的一种臭味化学物质——吲哚，这种物质在高浓度下可以杀死它们。然而，最新研究表明，如果吲哚附近有营养物质，这些细菌实际上会向其游动。
“想象你长途跋涉后饥肠辘辘，”华盛顿州立大学助理教授阿登·贝林克（Arden Baylink）说道。“你四处寻找吃饭的地方，却发现人满为患，门口排着长队。更糟糕的是，人群充满敌意而且味道很臭。你面临一个两难选择：是留下来吃饭，还是离开？”
贝林克实验室的研究表明，沙门氏菌等致病细菌在人体肠道中也会面临类似困境。这项研究发表于《eLife》期刊，揭示了致病细菌如何在这种环境中做出决策，并可能帮助科学家开发预防和治疗肠道感染的新药物。
吲哚是产生粪便特殊气味的化学物质之一，由肠道中的有益菌群（微生物群）产生，在高浓度下可杀死致病菌。
贝林克和博士生凯莉·弗朗哥（Kailie Franco）利用自制显微镜记录细菌游动的视频，来研究这种现象。致病菌具有一种称为趋化性（chemotaxis）的导航系统，类似于细菌的嗅觉，使它们能够向营养物质游动并远离有害化学物质（如吲哚）。
早期研究显示，大肠杆菌通过趋化性远离吲哚，科学家曾认为这可能是微生物群保护人体的一种方式——通过释放吲哚来驱赶病原体。然而，这些研究仅测试了纯吲哚，而没有测试肠道中更常见的情况，即吲哚与营养物质混合的情况。
贝林克和弗朗哥在实验中模拟了肠道环境，将细菌生存所需的营养物质（如氨基酸和糖类）与不同浓度的吲哚混合，并使用专门的显微镜记录细菌对这些混合物的反应。
“起初，我们观察到和之前研究一致的结果。沙门氏菌会迅速远离纯吲哚，不到10秒钟就消失得无影无踪，”贝林克表示。
然而，当吲哚与营养物质混合时，情况发生了变化，细菌开始被吸引。
细菌对营养物质的吸引力程度取决于吲哚的浓度。吲哚越少，吸引力越强。但即使在高浓度吲哚下，细菌仍至少表现出一定程度的吸引力，从未表现出排斥。
这种行为模式在多种致病菌中都得到了验证，包括不同的沙门氏菌肠炎亚种（Salmonella enterica）、大肠杆菌（Escherichia coli）、科瑟氏枸橼酸杆菌（Citrobacter koseri）和产气肠杆菌（Enterobacter cloacae），这些细菌可能引起危及生命的肠道感染，而由于抗生素耐药性的上升，医生在治疗上面临挑战。
研究团队还测试了吲哚是否能阻止沙门氏菌感染肠道组织，结果发现它并不能阻止感染。
这项研究揭示了细菌在肠道中感染和致病的新机制。吲哚不仅仅是细菌需要避开的物质，它还是一种信息来源。
“吲哚告诉它们，竞争者微生物群所在的位置。细菌可以利用这一点，游向竞争较弱、营养丰富的区域，”贝林克解释道。
该研究的合作单位包括俄勒冈大学的Michael J. Harms、Zealon Gentry-Lear和Michael Shavlik。
这项研究未来可能有助于开发针对耐药细菌感染和败血症的新疗法，方法是阻断细菌感知环境的能力。“我们感谢纳税人的支持，使我们能够推进对细菌疾病的理解并开发新的治疗方法，”贝林克表示。
更多信息： Kailie Franco 等人，《Navigating contradictions: Salmonella Typhimurium chemotactic responses to conflicting effector stimuli》，eLife (2025)。DOI: 10.7554/eLife.106261
期刊信息： eLife
提供机构： 华盛顿州立大学
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