细菌构成了自然界中一个极为精妙的微型生命体系，这种微小的生命体能够对周围环境的变化作出迅速而精确的反应。从宏观角度讲，细菌的核心功能主要体现在两个方面：一是自身的繁殖增长，二是对外部环境的适应。然而，由于资源分配的竞争及生理代谢的限制，细菌在生长繁殖与环境适应之间往往存在着一种全局性的权衡现象，这在该团队最新的研究中有所体现（Nature Communications. 2024, 15(1): 4238）。例如，与环境适应紧密相关的特征，比如在恶劣条件下生存的能力、适应变化的营养条件、对抗生素的抵抗力以及移动能力等，通常会与生长速度形成一种此消彼长的关系，即所谓的“鱼与熊掌不可兼得”。如该团队近期的两项工作（Science Advances. 2023, 9(39): eadg9733; Nature Communications. 2023, 14(1):467）分别揭示了细菌生长与存活以及适应波动营养能力的权衡关系，然而细菌中是否存在精巧的调控系统帮助自身规避、破解权衡问题依旧模糊不清。
最近，该研究团队深入探讨了这一权衡机制，并以枯草芽孢杆菌为对象，对其生长生理特性进行了全面的分析。研究发现，相比于常用的枯草芽孢杆菌168菌株，原始菌株NCIB 3610在多种碳源上表现出更高的生长速度。更深入的研究揭示，这种差异源于NCIB 3610菌株所携带的内生质粒pBS32上的rapP基因，该基因编码了一种名为RapP的磷酸酶。在细菌的指数生长期，RapP磷酸酶能有效地抑制与应对逆境相关的Spo0F-Spo0A信号通路的非必要表达，减少细菌在这种逆境响应上的能量浪费，从而促进其生长速度的最大化（如图A所示的双阀水龙头模型）。而在营养匮乏的情况下，RapP的存在使原始菌株能够迅速激活逆境响应路径，切换至环境适应模式（如图B所示）。因此，RapP路径通过精确的时间调控（即时调节），帮助细菌在生长与环境适应之间找到了一个最佳的平衡点，解决了“鱼与熊掌不可兼得”的难题。
该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划（青年科学家项目）、华中师范大学“学者名师支持计划”以及中央高校基本科研业务费的资助。
RapP蛋白帮助芽孢杆菌统筹优化生长调控与环境适应，破解“鱼与熊掌不可兼得”难题
