細菌適應力極強，這有助於牠們在不斷變化的環境中生存，但也可能在有害菌種產生抗藥性時引發問題。
同時，細菌並非全然是必須消滅的敵人。許多菌種在人體健康中扮演重要角色，包括口腔中數百種不同的微生物。這引發了一個有趣的可能：科學家能否不試圖殺死細菌，而是影響牠們的行為，進而促進更健康的微生物群落？
發表於2025年《npj Biofilms and Microbiomes》期刊的研究顯示，這或許是可能的。研究牙菌斑的科學家發現，干擾細菌用來溝通的化學訊號，可以改變哪些菌種會蓬勃發展，潛在地將菌叢轉向與較佳口腔健康相關的細菌。
口腔細菌如何溝通
人體口腔約有700種細菌。這些微生物並非簡單地並存。許多細菌透過一種稱為「群體感應」(quorum sensing) 的過程交換化學訊號。
群體感應讓細菌能夠偵測到附近細胞的數量，並協調群體行為。有些口腔細菌使用稱為 N-acyl homoserine lactones (AHLs) 的分子進行溝通。
來自生物科學學院和牙醫學院的研究人員檢視了這些訊號如何塑造牙菌斑。他們的目標是確定是否能操縱細菌溝通，以幫助維持更健康的口腔微生物群落。
口腔微生物群落是指居住在口腔中的微生物群落。當這個群落失衡時，潛在有害的細菌可能變得更占優勢，並導致牙周病等疾病。
化學訊號可穿過牙齦線
研究人員發現，牙菌斑中的細菌在有氧環境（如牙齦線上方的區域）會產生 AHL 訊號。
這些化學訊息也能被生活在缺氧環境（牙齦線下方）的細菌偵測到。
這種聯繫很重要，因為牙齦線下方的環境有利於與牙周病相關的細菌生長。
研究團隊還使用了稱為乳酸化酶 (lactonases) 的特殊酵素來移除 AHL 訊號。乳酸化酶會分解這些溝通分子，有效干擾細菌之間的對話。
當研究人員破壞 AHL 訊號傳遞時，牙菌斑菌叢轉向了與口腔健康更相關的菌種。
他們的發現表明，精心挑選的酵素或許有一天可以用來改變牙菌斑的組成，並幫助維持更健康的微生物平衡。
牙菌斑的行為如同生態系統
「牙菌斑的發展是有順序的，就像森林生態系統一樣，」生物科學學院副教授兼該研究資深作者 Mikael Elias 說。「像鏈球菌 (Streptococcus) 和放線菌 (Actinomyces) 等先驅菌種是簡單菌叢的初始定居者——牠們通常無害，且與良好的口腔健康相關。越來越多樣化的晚期定殖者包括『紅色複合體』細菌，如具備強烈牙周病關聯性的齒齦卟啉單胞菌 (Porphyromonas gingivalis)。透過破壞細菌用來溝通的化學訊號，可以操縱牙菌斑菌叢，使其維持或恢復到與健康相關的階段。」
換句話說，牙菌斑會隨著時間改變，而不是一次出現。早期的菌叢可能含有相對無害的細菌，而更複雜的菌叢最終可能包含與牙齦疾病密切相關的菌種。
研究人員希望，干擾細菌溝通可能使引導牙菌斑朝向早期、更健康的狀態成為可能，而不是試圖消滅整個微生物群落。
氧氣改變細菌訊號的行為
最重要的發現之一是，細菌溝通的效果很大程度上取決於氧氣水平。
「特別引人注目的是氧氣的可獲得性如何改變一切，」首席作者 Rakesh Sikdar 說。「當我們在有氧條件下阻斷 AHL 訊號時，我們看到了更多與健康相關的細菌。但當我們在缺氧條件下添加 AHL 時，我們促進了與疾病相關的晚期定殖者的生長。群體感應在牙齦線上方的作用可能與牙齦線下方非常不同，這對我們如何治療牙周病具有重大意義。」
這種差異表明，相同的化學訊號可能根據其在口腔中的位置，以截然不同的方式影響微生物群落。
在氧氣較充足的牙齦線上，破壞 AHL 訊號有利於與較佳口腔健康相關的細菌。在牙齦線下方，添加這些訊號則促進了與疾病相關的晚期定殖菌種。
預防牙齦疾病的新策略
研究人員現在希望調查細菌溝通在口腔不同部位以及不同牙周病階段的人群中如何變化。
長遠目標是尋找方法來影響微生物群落本身的平衡，而不是透過抗菌治療廣泛攻擊口腔細菌。
「了解細菌群落如何溝通和組織自己，最終可能為我們提供預防牙周疾病的新工具——不是透過對所有口腔細菌發動戰爭，而是透過策略性地維持健康的微生物平衡，」Elias 說。
這種方法最終可能對牙科以外的領域產生影響。類似的微生物失調，通常稱為微生物群失調 (microbiome dysbiosis)，也發生在身體的其他部位，並與一系列健康問題有關，包括某些類型的癌症。
研究人員希望，學習如何操縱細菌溝通，最終可能為設計用於引導微生物群落朝向更健康狀態而非僅僅摧毀牠們的療法奠定基礎。
此研究由美國國家衛生研究院資助。
