仔猪断奶通常伴随肠道健康失衡和严重的腹泻问题。养殖场为应对这一挑战，大多依赖抗生素等进行被动防治，但这一方案面临药物残留与耐药性的双重困局，且抗生素会威胁食品安全与生态平衡，甚至陷入“用药—耐药—加量”的恶性循环。近期，中国科学院生物物理研究所等研究团队，阐明了铁硫纳米酶通过催化乳酸杆菌生成“协同杀菌炸弹”，以抵抗仔猪腹泻的重要作用机制。纳米酶是中国科学家率先提出的新概念，是指一类具有类酶催化活性的纳米材料。其作为新一代人工模拟酶，有望弥补天然酶稳定性差、成本高等不足，拓展生物催化边界和应用范围。研究团队基于纳米酶独特的酶学特性，提出了纳米酶仿生抗菌新策略，即通过模拟天然免疫防御系统多酶催化杀菌机制，对生物膜、胞内菌等多种耐药菌、真菌及病毒产生杀伤或抑制作用。这一抗菌模式显著区别于传统抗生素，有望为解决微生物耐药难题提供新的替代方案。研究团队通过进一步探讨乳酸杆菌与铁硫纳米酶（nFeS）的相互作用，发现nFeS能够催化乳酸杆菌，使其代谢途径发生“抄近路”式的转变，并产生非天然代谢产物吲哚-2-甲酸。该产物能与亚铁协同，形成高效的杀菌“炸弹”，攻击致病菌。通过精细的光谱分析，研究团队成功捕捉到反应中间体的化学键“指纹”，证实了nFeS在其中发挥了关键的加氧酶与异构酶功能。这项研究提供了一种不依赖基因编辑的“代谢路径重编程”策略，将复杂的肠道菌群管理转化为简单的饲料添加步骤。这种“赋能共生菌，抑制致病菌”的策略，为养殖场提供了一种新的健康管理范式，也为靶向调控肠道菌群、开发新型抗生素替代品开辟了新路径。目前，该技术体系已通过初步功效验证，其标准化应用方案正在进一步开发和验证。相关研究成果发表在《自然-微生物学》（Nature Microbiology）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院的支持。论文链接铁硫纳米酶与阴道乳杆菌协同抑制致病菌的杀菌机制示意图