细菌居然会“催情”

令科研人员惊讶的是，细菌可以作为单细胞海洋生物的催情剂，单细胞海洋生物可以被视为所有动物的“近亲”。

这是细菌促进真核生物交配的已知先例，包括所有的植物和动物。

这些海洋生物是原生动物，也属于鞭虫。它们吃细菌，也是磷虾等小型海洋动物的食物。

费希尔弧菌促进了单细胞海洋生物鞭虫的聚集和交配。微管蛋白被标记为金色，突出细胞的形状和鞭毛。肌动蛋白被标记为蓝色，显示出一种独特的有机物质。(照片来源:阿里尔·沃兹尼亚克/加州大学伯克利分校)

几年前，加州大学伯克利分校的分子和细胞生物学教授、霍华德·休斯医学研究所的研究员妮可·金发现，某些细菌可以使这些单细胞鞭虫生长成多细胞群。

这种新发型表明，鞭毛虫会秘密“观察”某些细菌，以了解它们自己的生活环境，从而调节它们的活动。

这一发现可能有助于揭示人类和其他动物在过去6亿年中是如何从单细胞生物进化而来的。

一种不寻常的细菌导致多细胞玫瑰花结的形成，它是由一个细胞的多个分裂形成的。(照片来源:阿里尔·瓦兹尼卡/加州大学伯克利分校)

在这种情况下，生物发光海洋细菌费氏弧菌促进了莲座状鞭毛的聚集和交配。当然，交配有时是由于环境的变化。

金说:“许多进化论者同意在高外部压力下，生物会交配的观点。通过有性生殖，生物体的遗传信息可以重组。就像改组一样，我们期望获得一个新的等位基因组合，这种组合可能对即将到来的情况有更强的适应性，以便这种生物能够更好地在这种新的环境中生存。”

她还说:“细菌非常擅长整合大量环境信息，因为不同种类的细菌有不同的营养需求，鞭毛虫可能会将细菌视为环境条件的代表或实时指标，以在下一刻判断环境质量，从而做出更好的准备。”

鞭虫的交配问题一直是个谜。以前甚至不清楚它们是否有性生殖。2013年年金研究小组发现，饥饿也引发了它们的交配，尽管只有少数细胞会交配。然而，最新的研究表明，费氏弧菌能使鞭毛体反应更快，在几个小时内大量细胞交配。

金说:“鞭虫在它们的生命周期中有很大的灵活性，它们可以无性繁殖，但是现在我们发现它们也可以有性繁殖，这种有性繁殖行为可以通过暴露在细菌中一个小时来触发。”

这一新发现表明，其他生物，包括一些因为无法交配而难以在实验室研究的生物，可能能够通过一些细菌“催情剂”帮助它们完成交配。

金说:“这些动物可能需要来自环境细菌的一些特殊诱导物，而这些诱导物通常不是实验室提供的。”

加州大学伯克利分校的研究生Arielle Woznica发现，这些细菌导致了单细胞的聚集。因此，他们与哈佛医学院乔恩·克拉迪的实验室合作，继续追踪这一触发因素，这是一种被称为EroS的细菌经常分泌的蛋白质。

他们发现EroS是一种硫酸软骨素酶，分解一种特殊类型的硫酸盐分子，这种分子可以在鞭毛状玫瑰花结的细胞外基质中找到，以前被认为是动物独有的。如果这种酶的功能受到抑制，单细胞将不会聚集。当然，来自其他水生细菌的软骨素酶也能产生这种促进交配的效果。当他们研究EroS的工作机制时，他们也将继续探索细菌和软骨素酶之间的相互作用。

那么，这项研究结果如何影响动物呢？例如，人类和他们的细菌伙伴，所谓的微生物，金说:“例如，我们希望通过研究简单的鞭虫来识别一些关键的生物分子，然后研究肠道微生物所处的复杂环境，看看这些生物分子是否也存在于这种环境中。”

哈佛医学院的博士后研究员、该研究的共同主要作者约瑟夫·格特(Joseph Gerdt)说:“我认为通过展示一种新型的细菌诱导行为，我们可以激励其他人在他们自己的研究系统中进行类似的研究，看看他们是否没有注意到相关细菌的作用。”

美国国立卫生研究院资助了这项研究，研究结果发表在《细胞》杂志上。

蝌蚪工作人员编译未来派，翻译孙惠民，转载请联系授权