比较两株新分离的溶菌性尾状病毒（Caudoviricetes）噬菌体针对大肠杆菌和沙门氏菌的形态学、基因组与功能特征

保护我们食物的病毒

每年都有数百万人在食用被沙门氏菌或某些大肠杆菌菌株等有害细菌污染的食物后患病。随着抗生素对这些病原体疗效的下降，科学家正在寻求更精准的新方法以保障食品安全。本研究考察了两种天然存在、专门捕食细菌的病毒，并提出一个务实的问题：这些微观捕食者能否成为从农场到餐桌保护我们食物供应的可靠盟友？

来自污水和畜舍的“狩猎助手”

研究团队从阿拉伯联合酋长国的两个日常但截然不同的地点采集样本：市政污水和骆驼畜舍。从这些复杂混合物中，他们分离出十六种攻击沙门氏菌或大肠杆菌的细菌病毒（噬菌体）。其中两株脱颖而出被选作深入研究对象。来自污水的SW01针对沙门氏菌；来自骆驼粪便的CF01则能感染大肠杆菌以及部分沙门氏菌。在电子显微镜下，两种病毒呈现相似的基本形态：装有DNA的几何“头部”和用于将DNA注入细菌细胞的长收缩性“尾巴”，这是典型的溶细胞、具攻击性的噬菌体结构。

不同专长：神枪手与通才

尽管CF01和SW01外观相似，但它们的行为差异明显。对一系列细菌菌株的测试表明，SW01像个神枪手：它只攻击特定类型的沙门氏菌，忽略大肠杆菌和其他物种。CF01则更像通才，能高效感染若干大肠杆菌菌株，也能攻击多种沙门氏菌，尽管通常对沙门氏菌的作用不如对大肠杆菌强。研究者通过测定噬菌体在细菌菌膜上形成可见“透明斑”（细菌被清除的区域）的能力来比较活性。这些测量显示，CF01覆盖范围更广但在不同宿主间效力波动较大，而SW01则在其靶宿主上保持高度集中且极为高效。

速度、数量与杀伤艺术

为评估这些噬菌体在实际食品体系中的表现，团队追踪了它们随时间与细菌的对抗。SW01被证明是快速且高产的杀手。它感染沙门氏菌后潜伏期仅约10–20分钟，随后每个被感染细胞释放约一万个新病毒，即使起始剂量很低也能迅速累积到很高的数量。CF01进展更为缓慢且产量有限：约20–30分钟后出现新病毒，每个被感染细胞仅释放数百个，达到的峰值较低。然而，CF01附着宿主的速度尤其快，这一特性有助于在细菌繁殖或藏匿于被称为生物膜的保护性粘性层之前快速抓住它们。

基因组透露的安全性与效能信息

借助现代DNA测序，研究者读取了两株噬菌体的完整遗传蓝图。SW01具有紧凑的基因组，而CF01的基因组更大、更复杂，富含额外的结构与支持基因。对食品应用而言重要的是，两者基因组中均未检出已知的抗生素抗性基因、毒素基因或能使病毒潜入细菌而非杀死宿主的分子开关。两者均为严格的溶裂型：一旦感染便致力于摧毁宿主。与相关病毒的比较显示，这两株噬菌体属于同一大类家族中的不同分支——它们相似到便于理解，但又足够不同，使得细菌同时对两者产生相同抗性变得不太可能。

构建更优的噬菌体混合制剂以提升食品安全

综合来看，这些发现表明两株噬菌体在不同角色中各有长处。SW01适合对沙门氏菌进行快速、强力的清除，尤其当可施用的噬菌体剂量有限时。CF01以其较广的宿主范围和对大肠杆菌及沙门氏菌快速附着的特性，可覆盖更广谱的风险细菌。作者认为，将这些互补的噬菌体组合成精心设计的“鸡尾酒”可能提供一种强效、靶向且基因组安全的工具，用于减少肉类、蔬果及其他食品中的食源性病菌。在抗生素选择日益减少的情形下，利用天然抑制细菌的病毒或将成为未来食品安全策略的重要组成部分。

引用: Shaaban, M.T., Sallam, O., Manikandan, S.K. et al. Comparative morphological, genomic, and functional characterization of two newly isolated lytic caudoviricetes phages targeting Escherichia coli and Salmonella. Sci Rep 16, 10340 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39186-z

关键词: 噬菌体, 食源性病原体, 沙门氏菌, 大肠杆菌, 噬菌体生物防治