科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

在顯微鏡下的微觀世界里，那些我們?nèi)庋劭床坏降男∩?，每天都上演著驚心動(dòng)魄的“饑餓游戲”。最近，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院以及瑞士聯(lián)邦水科學(xué)與技術(shù)研究所組成的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了一種令人毛骨悚然的微生物生存策略。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)匱乏、資源短缺的時(shí)候，一些細(xì)菌會(huì)“黑化”，動(dòng)用一種特殊“武器”殺死周圍的同類，然后一點(diǎn)點(diǎn)地把對(duì)方吃掉。沒(méi)錯(cuò)，它們靠吃“鄰居”來(lái)活下去。

這種“武器”叫作“第六型分泌系統(tǒng)”（T6SS），是一種看起來(lái)像微型魚(yú)叉槍的裝置。細(xì)菌會(huì)用它刺穿周圍的其他細(xì)胞，并注入致命毒素，使對(duì)方細(xì)胞破裂而死。

以往科學(xué)家認(rèn)為，T6SS是細(xì)菌在擁擠環(huán)境中用來(lái)清除競(jìng)爭(zhēng)者的“武器”，目的在于“爭(zhēng)地盤”。但最新研究表明，這套系統(tǒng)不僅可以“打仗用”，還能“進(jìn)食用”。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)匱乏、無(wú)力獨(dú)自生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌會(huì)精準(zhǔn)調(diào)控T6SS，有目的地獵殺鄰居，從中“榨取”營(yíng)養(yǎng)，維持自身生存。

科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)的呢？他們使用時(shí)間延遲攝影、基因編輯和化學(xué)標(biāo)記等技術(shù)，“親眼目睹”了這個(gè)過(guò)程的發(fā)生。無(wú)論是海洋細(xì)菌，還是人類腸道中的微生物，當(dāng)它們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)稀缺的環(huán)境中生存時(shí)，那些擁有T6SS的細(xì)菌會(huì)主動(dòng)攻擊鄰居，吸收“死者”釋放出的內(nèi)部物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)，從而達(dá)到生存目的。

科學(xué)家還專門設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)基因工程關(guān)閉了某些細(xì)菌的T6SS功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在缺乏營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境下，這些“手無(wú)寸鐵”的細(xì)菌根本無(wú)法生長(zhǎng)；而同樣條件下，那些保留T6SS的細(xì)菌卻茁壯成長(zhǎng)。這說(shuō)明，它們的生存確實(shí)依賴于“謀殺并進(jìn)食”。

令人震驚的是，這樣的“細(xì)菌捕食”行為并非實(shí)驗(yàn)室里的特例?？茖W(xué)家分析了全球海洋中不同環(huán)境的細(xì)菌基因數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)類似的武器系統(tǒng)廣泛存在。

也就是說(shuō)，只要資源一旦緊缺，有些細(xì)菌就會(huì)“變臉”。

試想一下，如果科學(xué)家能控制這些細(xì)菌“武器”的開(kāi)關(guān)機(jī)制，或許可以制造出會(huì)主動(dòng)攻擊有害細(xì)菌的“智能益生菌”。又或許，科學(xué)家還能借助類似T6SS的結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出能精準(zhǔn)將藥物注射進(jìn)病菌體內(nèi)的新型抗生素。

更廣泛地講，在自然界中，這種機(jī)制甚至可能影響整個(gè)碳循環(huán)。細(xì)菌在海洋中負(fù)責(zé)分解藻類、回收碳，如果這些細(xì)菌被“吃掉”，會(huì)改變碳的去向，是留在海底，還是重新釋放到大氣中，有待進(jìn)一步研究。