铁是微生物代谢必需的微量元素，但是自然界中的可利用铁源浓度极低。传统认为，微生物可通过铁载体与血红素结合蛋白实现对胞外铁元素的获取，但是该途径能量浪费大，铁回收效率低。北京大学工学院能源与资源工程系吴晓磊、聂勇课题组经过多年研究，发现细菌可以通过主动分泌一种新型囊泡，为获取铁元素等胞外营养物质并介导微生物间相互作用提供新途径。

课题组以前期分离自大庆油田采出液的细菌Dietzia sp. DQ12-45-1b为研究对象，首次报道并命名了分支酸膜囊泡 (Mycomembrane vesicles, mMVs)。进一步研究表明：这种结构全新的细菌囊泡中含有角黄素、DNA、多种功能蛋白、分支酸酯、铁载体等特异成分，并通过其中的铁载体实现对胞外铁离子的结合与获取。此外，在囊泡中还发现了一种新型血红素结合蛋白DtHtaA及其结合并在微生物间传递血红素分子的能力；发现了囊泡介导的血红素分子被微生物群落共享的“亲缘优先”机制。这些工作首次报道了细菌利用囊泡适应低铁环境的新途径，发现了微生物维持群落结构稳定性的一种新模式，填补了微生物利用胞外铁源的空缺一环。

细菌囊泡在群落中潜在的共享机制

相关工作发表在Nature出版社微生物生态学顶级期刊The ISME Journal上 (DOI: 10.1038/s41396-020-00800-1) 以及微生物学权威期刊Environmental Microbiology上 (DOI: 10.1111/1462-2920.15278)。北京大学工学院能源与资源工程系博士生王蒙是第一作者，北京大学工学院能源与资源工程系聂勇助理研究员和吴晓磊教授是共同通讯作者。上述研究得到了国家重点研发计划与国家自然科学基金的资助。