细菌“改行”后，靠相似的代谢调整“解锁”新宿主的营养

病原体常通过跨物种宿主转换形成新致病菌，金黄色葡萄球菌就是一种能感染人和奶牛的多宿主致病菌，给人类健康和 dairy 业带来负担。然而，人们对其跨宿主后如何适应新环境中的营养条件知之甚少。本研究针对这一问题展开探索。

研究团队首先比较了 274 株牛源和 91 株人源金黄色葡萄球菌在牛奶中的生长情况。结果发现，60.6%的牛源菌株在 37°C 培养 4 - 6 小时后会出现牛奶凝固现象（分为固体凝块和液体乳清），而人源菌株中这一比例仅为 13.2%。进一步研究显示，能凝固牛奶的牛源菌株在牛奶中的生长能力显著强于非凝固菌株。系统发育分析表明，凝固表型在不同牛源菌株谱系中呈并系分布，提示其可能通过多次独立进化获得。

为探究背后机制，研究人员对牛源凝固菌株、牛源非凝固菌株和人源非凝固菌株进行转录组分析。结果显示，在牛奶环境中，牛源菌株与人类菌株相比，乳糖代谢、支链氨基酸（BCAA）和精氨酸合成相关基因表达显著上调，同时胞外蛋白酶基因表达增强，其中金葡菌溶素（aureolysin，由 aur 基因编码）的表达量在牛源凝固菌株中是牛源非凝固菌株的 14.5 倍，是人源非凝固菌株的 37 倍。

功能实验证实，金葡菌溶素是牛奶凝固的关键：敲除 aur 基因后，牛源凝固菌株失去凝固能力；而在非凝固菌株中过表达 aur 基因，则能使其获得凝固能力。进一步研究发现，金葡菌溶素通过降解牛奶中的主要蛋白质——酪蛋白，释放营养物质，从而促进细菌在牛奶中的生长。

基因组分析表明，不同牛源菌株谱系通过趋同进化获得凝固表型：不同谱系的菌株在不同基因位点（如 sarZ、agrC 等）发生突变，这些突变共同导致金葡菌溶素表达上调。例如，sarZ 基因突变可能影响其对 agr 系统的调控，进而改变金葡菌溶素的表达。

本研究揭示，金黄色葡萄球菌从人类宿主转换到牛宿主后，通过趋同进化重塑代谢途径，增强金葡菌溶素的表达以分解牛奶中的酪蛋白获取营养，这一适应性特征帮助其在新宿主环境中成功定植和增殖。该发现凸显了这一重要致病菌的进化可塑性，解释了其跨宿主传播的能力。