【推荐阅读】震惊,微生物竟然也可以干这些事!

来源:仪征中学 时间:2022-03-11
 

你可能知道,在我们的肠道中,居住着大量的细菌。而你可能不知道的是,为了更好地生存下去,这些细菌会定期发生“性行为”。

等等,细菌似乎没有严格意义上的生殖器,也没有性别的划分,这样也能有性行为吗?

在我们的印象中,细菌繁殖靠的是分裂,并没有交配这种“世俗的烦恼”。但在生物学的定义下,性的本质是遗传物质的交换过程。最近,发表于《细胞·报告》的一项研究显示,我们肠道中的细菌可以伸出一根名为菌毛(pilus)的管子,将自己的DNA“注入”另一个细菌体内,从而帮助其他细菌拥有获取维生素B12的能力。对于这些看似简单的生命形式来说,尽管与繁殖过程无关,但这就是它们的“性生活”了。

细菌的“性生活”

其实,细菌也有“性生活”这件事,科学家很早就发现了。1946年,爱德华·塔特姆(EdwardTatum)和约书亚·莱德伯格(JoshuaLederberg)首先发现,细菌之间也存在基因的交换。

塔特姆和莱德伯格通过化学物质诱导,获得了大肠杆菌(Escherichiacoli)K12菌株的两种突变体。这两种突变体都不能合成某些必需的营养物质,因此无法在自然环境中生存,只能在提供了相应营养物质的实验室环境中生长。不过,它们不能合成的营养物质并不相同。

而将两种突变体一起培养一段时间后,一些大肠杆菌的后代居然重新获得了合成这些营养物质的能力。在经过一系列实验排除了其他可能性后,研究者得出了结论:大肠杆菌能将遗传物质传递给其他细菌,莱德伯格将这个过程称为“接合”(conjugation)。

这个发现迅速震惊了遗传学界,并让莱德伯格分享了1958年的诺贝尔生理学或医学奖。如今,我们知道了关于这个过程的更多细节:细菌表面存在一类像管子一样的,特殊的菌毛。它会用这种菌毛,将自己附着在另一个细菌上,并且射出一份“打包好”的DNA——质粒。这样一来,不同细菌,甚至是不同物种的细菌就能“共享”遗传物质。

甚至长出菌毛的能力也是通过这种方法传播开来的。大肠杆菌长出菌毛是依靠体内的F质粒(Fplasmid),能长出菌毛的大肠杆菌会和没有这种能力的细菌接合,并让双链F质粒的其中一链经由菌毛通道转移至另一个细菌内,再合成互补链。这样一来,接收方的细菌也能长出菌毛,转身又成为了新的供应方。


但令人担忧的是,经菌毛通道转移的,除了和菌毛形成有关的基因以外,还有大量的抗生素抗性基因。科学家很快意识到,通过这种方式,细菌可以把其他细菌的抗性基因“拿过来”据为己有,帮助自己躲过抗生素的攻击。这也成为了耐药性在细菌中广泛传播和持续存在的主要原因。

 
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