《當代生物》發表年度動作大戲:肚子裡的戰爭

一片看起來祥和的空曠地帶,突然間不知道從哪裡冒出一絲毒氣,一個機靈的巡邏兵率先發現了敵情,一邊趕緊躲避敵人的致命武器,一邊發出警報,後方大部隊第一時間收到危險信號,幾百萬大軍全員機動,井然有序地擺好陣勢準備禦敵,同時,己方的毒氣已經準備就緒,隨時可以給敵方送上一份大禮。

不要以為小編髮錯了文章,以上文字描述的不是歷史場景,而是人類肚子裡每時每刻都在發生的事情。交戰雙方,不,由於菌群太多,派系龐雜,用“雙方”已經不足以描述戰況的激烈。肚裡子10萬億個細菌,為了捍衛自己的領地,無時無刻不在與不同的菌群激烈作戰。

近日,牛津大學的研究人員在Current Biology上發表的一篇文章,首次向人們展示了細菌發動戰爭的具體細節,表明細菌之間會採用類似軍隊戰鬥的方式,通過協調一致的集體行為來向不同陣營的對手採取行動。

為了研究多種細菌間的戰鬥,首先要選擇研究對象,人體腸道中含有眾多菌群,細菌總數量達到10萬億個,顯然,這裡是研究細菌戰鬥的最佳場所。

在給大腸桿菌菌株進行熒光標記後,研究者就可以觀看這場史詩級戰鬥大片了,他們看到了細菌之間通過特定的毒素來攻擊對手,這些毒素對己方無害,但對敵人卻能產生致命的效果;攻擊手段也並非只有毒素一種,有些菌株比較兇殘,進攻手段激進而殘忍,猶如成吉思汗的鐵騎,摧枯拉朽,有些則偏向防守,伺機而動,以靜制動是它們的戰略;有些菌株有很強的集團協作能力,處於領地邊緣的同胞一旦檢測到毒素攻擊,就會迅速做出反應,將信息第一時間傳達給領地上的每一個細菌,整個菌株會以一種協調到令人驚訝的複雜方式應對敵人的攻擊。

《當代生物》發表年度動作大戲:肚子裡的戰爭

是紅色菌株先動的手。綠色菌株察覺到攻擊後,先警告了所有友軍,然後生產毒素(綠色小球),準備發起反擊

這些充滿智慧的集體行為在動物界其實普遍存在,比如蜜蜂,螞蟻之間的行為,比如鳥類和哺乳動物之間發出警告然後抱團戰鬥等行為,但在細菌之間,這樣的集體行為還是第一次被人類觀察到,研究者表示,他們從沒想到肉眼都看不到的細菌之間竟然會有如此複雜的策略和行為。

眾所周知,人體腸道微生物中,有很多對人體有益的菌群,比如雙歧桿菌,枯草桿菌,乳酸桿菌等等,這類菌群就是人們常說的益生菌。這些菌群之間每時每刻都在上演著上文描述的緊張刺激的戰爭,而戰爭畢竟是戰爭,一旦失控,受傷的不僅是細菌本身,更是人類自己,菌群失調會導致嚴重的腸道疾病,比如腹瀉,便秘,各類腸炎等等,而聰明的人類也正是利用維持腸道菌群平衡的思路,研發出了多種效果優秀的益生菌類藥物。

《當代生物》發表年度動作大戲:肚子裡的戰爭

戰爭一瞥

研究細菌間的互相競爭能夠幫助科學家瞭解細菌是如何傳播,在哪裡傳播以及為什麼傳播。牛津大學Kevin Foster教授表示,在這項研究中他們明白了毒素對於一個菌群存活具有十分重要的意義,以後如果他們還能明白細菌是如何釋放毒素使得其他細菌失去活性的,那將對理解細菌感染具有深遠的意義。

1.Despoina A.I. Mavridou.Kevin Foster.etal.Bacteria Use Collective Behavior to Generate Diverse Combat Strategies.

2.The Bacterial Game of Thrones.University of Oxford.


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