神奇:细菌居然会“催情”
时间:2017-09-23  来源:未知  作者:临安新闻在线  点击量:

  让科学研究职员感到惊奇的是,细菌可以作为单细胞海洋生物的催情剂,而海洋生物,可以算是所有动物最亲的“近亲”了。

  这是已知的细菌促进真核生物交配的先例,真核生物包含所有的植物和动物。

  而这些海洋生物是原生生物,也属于领鞭虫类。它们吃细菌,同时又是磷虾这样的小海洋动物的食品。

  费希尔氏弧菌促进了单细胞海洋生物—领鞭虫类的聚集和交配。微管蛋白被标志为金色,突出了细胞的形状和鞭毛;肌动蛋白被标记为蓝色,显示出奇特的有机物

  几年前,加州大学伯克利分校(University of California,Berkeley)的分子和细胞生物学教学尼科尔·金(Nicole King),同时也是霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员,她发现,某些细菌会使这些单细胞领鞭虫类成长成为多细胞群体。

  这项新发型表明,领鞭毛虫会偷偷通过“视察”某些细菌来懂得它们本身生活的环境,从而调节它们的运动。

  这个发现可能有助于揭示人类和其他动物在从前的六亿年间是如何从单细胞生物进化而来的。

  一个与众不同的细菌引起了多细胞玫瑰花结的形成,而这个“玫瑰花结”是由一个单一细胞屡次决裂而成的

  在这种情况下,生物性发光的海洋细菌费希尔氏弧菌(Vibrio fischeri)促进了玫瑰花形领鞭毛虫的聚集和交配。当然,交配有时候也是因为环境的变化。

  金表示:“许多进化论都赞同这样的观点,即在外界压力大的情况下,生物就会产生交配,通过有性滋生,生物的遗传信息得以重新组合,就像洗牌一样。 我们有望取得一种新的等位基因组合,而这种组合对行将涌现的情形可能有更强的适应性,从而这种生物可以更好地在这个新环境中生存下去。”

  她还说:“细菌很善于整合大量有关环境的信息,因为不同种类的细菌有不同的营养需求,领鞭毛虫可能是将细菌视为环境前提的代表或者一种实时指标,来判定下一刻环境的好坏,以便做出更好的准备。”

  领鞭虫类的交配问题一直以来都是一个谜团,以前甚至还不清晰它们是否是有性繁殖。

  2013年金的研究团队发现,饥饿也会引发它们的交配,只管只有一小部分细胞会发生交配,而最新的研究表明,费希尔氏弧菌可能引起领鞭毛虫更加倏地的反映,在短短几个小时内就有大批的细胞交配。

  金表示:“领鞭虫类在它们的性命周期中有很大的灵巧性,它们可以进行无性繁殖,但是现在我们发现,它们也可以进行有性繁殖,而且这种有性繁殖行为能够通过在细菌中裸露一小时后被触发。”

  这一项新发现表明,其他生物,包括一些因为无法交配而很难在实验室里展开研究的生物,我们也许可以通过一些细菌“催情剂”来赞助它们完成交配。

  金说:“有一种可能,这些动物可能需要来自环境细菌的一些特殊的诱因,而这些诱因又往往是实验室不能供给的。”

  加州大学伯克利分校的研究生阿里尔·沃兹尼卡(Arielle Woznica)发现这些细菌引起了单细胞的凑集,于是,他们和哈佛医学院(Harvard Medical School)的乔恩·克拉迪试验室(Jon Clardy’s lab)协作,继续追踪了这个触发器——一个被称为EroS的细菌时常分泌的蛋白质。

  他们发现,EroS是一种软骨素酶,它会分解一种特定类型的硫酸盐分子,这种分子可以在玫瑰花形领鞭毛虫的细胞外基质中找到,之前还被认为是动物独占的。假如这种酶的功能被抑制,单细胞就不会发生集合。当然,来自其余水生细菌的软骨素酶也会发生这种增进交配的作用。当他们研究EroS的工作机制,他们也会持续探讨细菌和软骨素酶之间的相互作用。

  那么,这个研究结果对动物有何影响呢?好比人类和他们的细菌搭档——所谓的微生物。金表示:“举个例子,我们希望可以通过研究简略的领鞭虫类认识到一些要害的生物分子,然后研究肠道微生物所在的复杂环境,看看这个环境下是否也有这些生物分子。”

  哈佛医学院的博士后研究员约瑟夫·格特尔(Joseph Gerdt),也是这项研究的结合第一作者,他表现:“我以为,通过展示一种新型的细菌诱导的行为,我们能够激发其别人在本人的研究体系里进行相似的研究,看看他们是否可能没有注意到相关细菌表演的角色。”

  美国国立卫生研究院(The National Institutes of Health)资助了这项研究,该研究成果发表在《细胞》(Cell)杂志上。

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