微生物──真菌、細菌與噬菌體──很少單獨生存。
它們持續彼此互動，在不同的生態棲位中合作或競爭，例如土壤、植物體內或動物宿主體內。當多種微生物共同定殖於同一宿主時，微生物間的競爭尤其激烈，因為它們必須面對營養受限及宿主免疫反應的壓力。

這些微生物戰爭如何展開，以及它們如何推動微生物的演化，目前仍所知甚少。在PIE實驗室，我們以會感染植物或人類的真菌與細菌為模型，研究多微生物之間的互動。我們致力於理解這些競爭的分子機制與生物學後果，並探討其如何影響宿主與微生物之間的互動關係。

我們採取自下而上的研究策略──包括功能基因體學與實驗演化──來研究細菌病原體（如感染人類的綠膿桿菌 Pseudomonas aeruginosa，與感染植物的 Pseudomonas syringae）如何與真菌與噬菌體競爭。我們使用體外與體內模型系統，試圖揭示微生物競爭與適應生物壓力的基本原則。我們的長期目標是應用這些知識，工程化微生物群落，或發展用於醫療與農業的有效抗微生物策略。

遺傳衝突：真菌與細菌之間的競爭

在多微生物群落中，競爭無可避免。微生物共享相似的生態位，必須演化出策略來爭取資源或空間。雖然細菌間的競爭已有許多研究──通常涉及毒素分泌或營養壟斷──但我們對於細菌如何與真菌競爭仍知之甚少。細菌是否使用不同的分子武器來對抗真菌競爭者？我們又該如何系統性地找出這些機制？

我們將微生物競爭視為一種遺傳衝突：一個物種表達「攻擊」基因來抑制另一物種，而後者則透過閃避或表達「防禦」基因來保護自己。基於這個架構與細菌全基因體適應性篩選的技術，我們先前發現，人類真菌病原 Candida albicans 能藉由螯合鎂離子 (Mg²⁺)，抑制人類細菌病原 Pseudomonas aeruginosa 的生長。這種對鎂離子的營養競爭，是多種真菌與革蘭氏陰性菌之間常見的競爭模式。

基於這個發現，我們持續探索其他 Pseudomonas 屬細菌參與真菌競爭的機制，不同真菌如何發展防禦策略，以及在這場軍備競賽中，細菌與真菌如何互相適應演化。

遺傳衝突：真菌－細菌－噬菌體的互動

在多微生物群落中，細菌除了必須與鄰近的真菌競爭外，還得抵抗病毒掠食者──噬菌體。噬菌體會劫持細菌的細胞機器進行複製；而細菌則演化出各種防禦機制來阻止噬菌體進入或複製。與此同時，細菌也可能同時與真菌爭奪資源，甚至進行拮抗。

這引發了關鍵問題：細菌如何同時應對來自真菌與噬菌體的選汰壓力？與真菌的競爭是否會改變細菌對噬菌體的敏感性？反之亦然？我們有興趣理解細菌用來對抗真菌、噬菌體，或同時對抗兩者的防禦基因，以及這些跨界生物衝突如何共同驅動細菌的演化。

多微生物互動：宿主－微生物交界處的對話

我們先前的研究顯示，真菌與細菌對鎂離子的競爭會影響細菌對抗生素的適應能力，指出這種競爭可能會廣泛影響微生物如何回應其他壓力，例如感染過程中宿主的免疫防禦。

為進一步探討這些影響，我們結合植物與動物感染模型、微生物基因學、基因體學與細胞生物學實驗，找出在多微生物感染中關鍵的真菌與細菌基因，並理解跨界微生物互動如何推動感染疾病的進程與宿主的反應。我們最終的目標，是理解這些互動如何在複雜的宿主相關生態系中，塑造微生物的致病力與適應能力。

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