首页 > 资讯 > 生活 > 群体效应让细菌一呼百应

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时间:2018-07-17来源:互联网


  最早的发现来源于对太平洋中一种叫枪乌贼的研究。枪乌贼是夜行性的,它们生活在大约只有膝盖深的海水里。白天它们藏在海底的沙子里睡觉,晚上出来猎食。它们生活的海水只有数尺深,在月光明亮的夜晚,光线可以照透枪乌贼生活的地方。枪乌贼出来觅食时,它们的影子很容易被猎物发现,但实际情况并不是这样的。枪乌贼演化出了一种活叶瓣结构,即可以打开或关闭其体内细菌所寄生的发光器官。枪乌贼背上有一些感光装置,可以感知月光的亮度,然后调节它的活叶瓣,使细菌产生的光线完全同照射在枪乌贼背上的光线强度一致,因此枪乌贼就不会产生任何影子。这样它们就像穿上隐身衣一样,使猎物无法看见它们,就像是大海中的隐形轰炸机一般。在枪乌贼体内产生光亮的是一种叫费氏弧菌(Vibriofischeri)的细菌,其特性是会产生生物荧光,就像萤火虫一样。

  研究发现,在培养费氏弧菌的初始阶段它们并不发光,只有随着培养时间的延长,细菌的浓度达到一定程度时它们才会发光。这是为什么呢?原因在于它们彼此之间一定存在着某种交流信息机制。后来发现细菌彼此之间通过一种化学语言进行交流。这种语言就是细菌制造分泌的小化学分子,你可以把它想象成激素。当细菌浓度低时这种化学分子浓度同样也很低,不足以引起反应。随着细菌成倍增长,这些细胞外分子的浓度增加,当化学分子累积到一定的浓度之后,它们就会告诉细菌周围有多少邻居,细菌接受到这些信息后,所有的细菌同时开始发光。

  进一步的研究证明,细菌表面存在这种化学分子的受体,它与小分子的关系就如同锁与钥匙一般的吻合。当这些分子增加到一定的量时,就会引起一种级联反应,信息开始向细胞内部传递,引发集体发光的行为。经过多年的研究,人们发现这种现象几乎存在于所有细菌中,因此人们给它起了一个十分贴切的名字——群体效应(QuorumSensing)。这样小小的细菌就团结在一起,像一个复杂的多细胞生物体,来完成单个细菌无法完成的任务。

  那么研究群体效应对我们有什么意义呢?一提到微生物,人们可能最关心的就是微生物的致病性。群体效应正可以对其致病性予以解释。细菌开始进入人体时并不是马上能够致病,它们首先潜伏在组织表面,开始生长,慢慢等待机会。细菌数量达到一定程度时,它们会通过这种化学语言相互传递信息,开始集体行动,分泌毒素引起疾病。知道了其中的缘由后,我们就可以研发一种人工手段来抑制它们之间的联系,从而达到预防微生物感染的目的。

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