囊性纤维化（CF）是一种遗传性疾病，可导致气道中粘稠的粘液积聚，使CF患者极易感染。最常见的罪魁祸首是铜绿假单胞菌，一种剧毒的机会性病原体。这些感染与肺功能下降、生活质量下降以及最终过早死亡有关。更糟的是，铜绿假单胞菌现在，它对几乎所有常用的抗生素都有抗药性，这使得它一旦建立起来似乎就不可能根除。
铜绿假单胞菌通过一系列遗传和表型变化，包括许多与毒力相关的分泌蛋白和糖的丢失，快速适应CF肺内的生活。这些特征在慢性感染中的缺失已经被一次又一次地观察到，例如。在这里和在这里，这导致了一个广泛接受的假设，即毒力通常对慢性感染中的病菌有害。
然而，全世界的CF感染越来越多地被高度传染性的流行菌株所控制，这些菌株必须保留其与毒力相关的特征，以便能够传播到新的宿主。这促使我们质疑，在CF慢性感染中，假设的毒力相关性状的丧失到底有多普遍。
解决这个问题的一个可能办法是铜绿假单胞菌CF肺中的人群并不一致，但差异很大。即使只对几个菌落进行取样，我们也可以看到临床上重要性状的多样性，如抗生素耐药性（例如。在这里和在这里).也许毒力相关性状的多样性可以解释为什么慢性感染的毒力总体上会降低，同时仍然保持某些基因型感染新宿主的能力？
我们开始通过量化基因的表型变异来研究这一点铜绿假单胞菌在几个CF患者的肺内分离。我们的方法与之前的研究不同——我们从不同CF患者（均处于相似感染阶段）的三个样本中抽取40个分离物，而不是从大量患者中抽取少量分离物。
我们的结果显示，在三分之二的患者中，细菌群体在分泌与毒力相关的肽和蛋白质方面具有高度多样性，从非产生型基因型到高度产生型，这些基因型进化到以极高水平泵出这些毒力相关分泌物。
当时的问题是，这种变异真的对在新宿主中建立毒力感染有影响吗？我们在蜡蛾幼虫中进行了测试，从单个患者样本中提取40个分离物，分别感染单个幼虫。我们发现，产生高水平分泌物的菌株比不产生分泌物的菌株杀死蜡蛾的速度要快得多，即使所有这些菌株曾经在同一个肺部共存。
我们的研究表明，CF肺内的这种多样性解释了铜绿假单胞菌在CF诊所中从患者传播到患者。在这些CF感染中，尽管在整个种群水平上毒力降低，但多样性意味着存在一个能够引起新感染的高毒力亚种群。我们还不知道的是，为什么这种多样性会进化，以及如何在CF肺中保持如此长的时间。尽管如此，我们已经证明，在患者体内铜绿假单胞菌多样性很重要，这表明考虑多样性是准确诊断和治疗CF感染的关键。
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