摘要
一般认为，噬菌体捕食会减少微生物的繁殖，同时不会促进抗生素抗性的传播。然而，这种假设并未考虑噬菌体捕食对不同微生物种群空间组织的影响。在此，我们展示了噬菌体捕食可以通过重塑空间组织，在表面相关的微生物生长过程中增加质粒编码的抗生素抗性的传播。我们使用两种大肠杆菌菌株，证明了噬菌体捕食在生长过程中减缓了菌株的空间分离。这增加了细胞间的接触次数以及它们之间通过接合介导的质粒转移的程度。其基本机制是噬菌体捕食将最快生长的位置从生物量的边缘转移到内部，在那里细胞密集排列并更接近平行排列。这在菌株之间形成了更直的界面，这些界面在生长过程中不易合并，从而减缓了菌株的空间分离并增强了它们之间的质粒转移。我们的研究结果对噬菌体疗法的设计和应用具有重要意义，并揭示了一种机制，说明对人类和环境健康有害的微生物功能如何在没有正选择的情况下得以传播。
前言
实验结果：
噬菌体捕食增加了抗性质粒R388在琼脂表面上的传播，即使没有额外添加氯霉素来选择R388的情况下。同时，即使在减少供体初始数量、降低养分含量或者改变氧气利用条件的情况下，噬菌体捕食仍能增加R388的传播。
自然转化和噬菌体转导不是抗性质粒R388在表面群落的传播机制。噬菌体诱导的R388供体裂解液未引起潜在受体的CFP表达，表明自然转化和转导可以忽略不计。同时，使用DNase I处理后的菌液未显著影响转化结合子数量。以上结果表明噬菌体捕食不促进R388或其相关基因的转化或转导。
噬菌体捕食通过减缓空间分离增加R388的转移。噬菌体存在时，不同微生物种群之间的空间混合显著增加。当噬菌体接种在距离混合物1 mm处时，朝向噬菌体接种区域的一侧空间混合更高，转化结合子区域更多。在噬菌体剂量降低的实验中，捕食较多的区域有更高的空间混合和转化结合子数量。
噬菌体捕食通过重塑空间组织减缓空间分离。有噬菌体时，R388供体和潜在受体之间的界面更直。噬菌体捕食使生长最快的区域从生物量边缘移到内部，导致界面变直，从而减缓了空间分离。
外围死亡降低了补偿质粒成本所需的接合率。模拟结果显示，噬菌体捕食使转化结合子不局限于界面，而是在生物量中增殖并最终取代潜在受体。即使质粒降低生长速率，较高的接合率和细胞接触数量仍足以抵消无质粒竞争对手的优势。模拟显示较低的接合概率在外围杀死条件下也能导致显著的转化结合子增殖。
文中图表：
