細菌居然會「催情」：促進真核生物交配

　　2017年09月22日 08:26 　來源：蝌蚪五線譜公眾號

　　讓科學研究人員感到驚訝的是，細菌可以作為單細胞海洋生物的催情劑，而海洋生物，可以算是所有動物最親的「近親」了。

　　這是已知的細菌促進真核生物交配的先例，真核生物包括所有的植物和動物。

　　而這些海洋生物是原生生物，也屬於領鞭蟲類。它們吃細菌，同時又是磷蝦這樣的小海洋動物的食物。

　　

　　費希爾氏弧菌促進了單細胞海洋生物-領鞭蟲類的聚集和交配。微管蛋白被標記為金色，突出了細胞的形狀和鞭毛；肌動蛋白被標記為藍色，顯示出獨特的有機物

　　幾年前，加州大學伯克利分校（University of California，Berkeley）的分子和細胞生物學教授尼科爾。金（Nicole King），同時也是霍華德。休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute）的研究員，她發現，某些細菌會使這些單細胞領鞭蟲類生長成為多細胞群體。

　　這項新髮型表明，領鞭毛蟲會偷偷通過「觀察」某些細菌來了解它們自身生活的環境，從而調節它們的活動。

　　這個發現可能有助於揭示人類和其他動物在過去的六億年間是如何從單細胞生物進化而來的。

　　

　　一個與眾不同的細菌引起了多細胞玫瑰花結的形成，而這個「玫瑰花結」是由一個單一細胞多次分裂而成的

　　在這種情況下，生物性發光的海洋細菌費希爾氏弧菌（Vibrio fischeri）促進了玫瑰花形領鞭毛蟲的聚集和交配。當然，交配有時候也是因為環境的變化。

　　金表示：「很多進化論都贊同這樣的觀點，即在外界壓力大的情況下，生物就會發生交配，通過有性繁殖，生物的遺傳信息得以重新組合，就像洗牌一樣。 我們有望獲得一種新的等位基因組合，而這種組合對即將出現的情況可能有更強的適應性，從而這種生物能夠更好地在這個新環境中生存下去。「

　　她還說：「細菌很擅長整合大量有關環境的信息，因為不同種類的細菌有不同的營養需求，領鞭毛蟲可能是將細菌視為環境條件的代表或者一種實時指標，來判斷下一刻環境的好壞，以便做出更好的準備。」

　　領鞭蟲類的交配問題一直以來都是一個謎團，以前甚至還不清楚它們是否是有性繁殖。

　　2013年金的研究團隊發現，飢餓也會引發它們的交配，儘管只有一小部分細胞會發生交配，而最新的研究表明，費希爾氏弧菌能夠引起領鞭毛蟲更加快速的反應，在短短几個小時內就有大量的細胞交配。

　　金表示：「領鞭蟲類在它們的生命周期中有很大的靈活性，它們可以進行無性繁殖，但是現在我們發現，它們也可以進行有性繁殖，而且這種有性繁殖行為能夠通過在細菌中暴露一小時后被觸發。」

　　這一項新發現表明，其他生物，包括一些因為無法交配而很難在實驗室里展開研究的生物，我們或許可以通過一些細菌「催情劑」來幫助它們完成交配。

　　金說：「有一種可能，這些動物可能需要來自環境細菌的一些特別的誘因，而這些誘因又往往是實驗室不能提供的。」

　　加州大學伯克利分校的研究生阿里爾。沃茲尼卡（Arielle Woznica）發現這些細菌引起了單細胞的聚集，於是，他們和哈佛醫學院（Harvard Medical School）的喬恩。克拉迪實驗室（Jon Clardy『s lab）合作，繼續追蹤了這個觸發器--一個被稱為EroS的細菌經常分泌的蛋白質。

　　他們發現，EroS是一種軟骨素酶，它會分解一種特定類型的硫酸鹽分子，這種分子可以在玫瑰花形領鞭毛蟲的細胞外基質中找到，之前還被認為是動物獨有的。如果這種酶的功能被抑制，單細胞就不會發生聚集。當然，來自其他水生細菌的軟骨素酶也會產生這種促進交配的作用。當他們研究EroS的工作機制，他們也會繼續探討細菌和軟骨素酶之間的相互作用。

　　那麼，這個研究結果對動物有何影響呢？比如人類和他們的細菌夥伴--所謂的微生物。金表示：「舉個例子，我們希望可以通過研究簡單的領鞭蟲類認識到一些關鍵的生物分子，然後研究腸道微生物所在的複雜環境，看看這個環境下是否也有這些生物分子。」

　　哈佛醫學院的博士后研究員約瑟夫。格特爾（Joseph Gerdt），也是這項研究的聯合第一作者，他表示：「我認為，通過展示一種新型的細菌誘導的行為，我們可以激發其他人在自己的研究體系裡進行類似的研究，看看他們是否可能沒有注意到相關細菌扮演的角色。」

　　美國國立衛生研究院（The National Institutes of Health）資助了這項研究，該研究結果發表在《細胞》（Cell）雜誌上。