令科學(xué)家驚訝的是，細(xì)菌可以作為單細(xì)胞海洋生物的催情劑，因?yàn)樗鼈兪撬袆?dòng)物中最親近的親戚。這是在真核生物中引發(fā)交配的細(xì)菌的第一個(gè)已知實(shí)例，該真核生物包括所有植物和動(dòng)物。

生物體，稱為choanoflagellates的原生生物，吃細(xì)菌，并作為磷蝦等小型海洋動(dòng)物的食物來(lái)源。幾年前，加州大學(xué)伯克利分校的分子和細(xì)胞生物學(xué)教授，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的Nicole King實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，某些細(xì)菌使這些單細(xì)胞的鞭毛蟲(chóng)(aka choanos)發(fā)育成多細(xì)胞集落。

這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)于8月31日在國(guó)王實(shí)驗(yàn)室Cell和哈佛醫(yī)學(xué)院的Jon Clardy實(shí)驗(yàn)室報(bào)道，該研究表明，choanos“竊聽(tīng)”了細(xì)菌，以了解他們的環(huán)境并規(guī)范他們的生活史。

這一發(fā)現(xiàn)可能有助于揭示人類和其他動(dòng)物在過(guò)去的6億年中如何從單細(xì)胞生物進(jìn)化而來(lái)。

在這種情況下，生物發(fā)光的海洋細(xì)菌費(fèi)氏弧菌(Vibrio fischeri)觸發(fā)了鞭毛藻(Salifoeca rosetta)群體和交配。交配有時(shí)是對(duì)不斷變化的環(huán)境的回應(yīng)。

“很多進(jìn)化論都贊成這樣的觀點(diǎn)，即當(dāng)條件有壓力時(shí)就會(huì)發(fā)生交配，因?yàn)槟阈枰獙?duì)甲板進(jìn)行重組。有性繁殖后，你將有希望得到一種新的基因等位基因組合，它更適合于在長(zhǎng)矛上下來(lái)的任何東西。 ，“金說(shuō)。

另一方面，King在五年前發(fā)現(xiàn)一種不同的海洋細(xì)菌Algoriphagus machipongonensis使S. rosetta形成了一個(gè)讓人聯(lián)想到動(dòng)物胚胎的菌落。這些多細(xì)胞集落不涉及交配，但可以幫助生物更有效地從環(huán)境中收獲細(xì)菌食物。

“細(xì)菌非常擅長(zhǎng)整合大量有關(guān)環(huán)境的信息，因?yàn)椴煌N類的細(xì)菌具有不同的營(yíng)養(yǎng)需求.Choanos可能會(huì)使用細(xì)菌作為環(huán)境條件的代表，或者是時(shí)候做好生存的時(shí)間指示。糟糕的時(shí)刻，“她說(shuō)。

雖然在海洋中無(wú)處不在，但是鞭毛蟲(chóng)相對(duì)神秘 - 這是King十多年來(lái)一直專注于它們的一個(gè)原因。2008年，她成為了一個(gè)團(tuán)隊(duì)的一員，該團(tuán)隊(duì)對(duì)一種鞭毛蟲(chóng)Monosiga brevicollis的第一個(gè)基因組進(jìn)行了測(cè)序，并且在2012年，她的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了觸發(fā)多細(xì)胞的細(xì)菌。

然而，交配是一個(gè)謎 - 甚至是有沒(méi)有參與有性繁殖的人 - 直到她的團(tuán)隊(duì)在2013年發(fā)現(xiàn)饑餓可能引發(fā)交配，盡管只有一小部分細(xì)胞會(huì)交配。這項(xiàng)新的研究表明，弧菌可引起更快速的反應(yīng)，大部分細(xì)胞在數(shù)小時(shí)內(nèi)交配。

“Choanoflagellates在他們的生活史上具有很大的靈活性。他們可以繼續(xù)無(wú)性，但現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)它們也可能是性的，并且在一小時(shí)之內(nèi)，細(xì)菌提示會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾杂?。曝光?ldquo;金說(shuō)。

細(xì)菌壯陽(yáng)藥

這一新發(fā)現(xiàn)表明，其他生物，包括一些因?qū)嶒?yàn)難以配合而難以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究的生物，可能需要一點(diǎn)細(xì)菌壯陽(yáng)藥才能開(kāi)始使用。

“一種可能性是這些動(dòng)物需要來(lái)自實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有提供的環(huán)境細(xì)菌的特殊線索，”她說(shuō)。

在加州大學(xué)伯克利分校的研究生Arielle Woznica發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌開(kāi)始蜂擁之后，他們與Clardy的實(shí)驗(yàn)室合作追蹤觸發(fā)器：一種不斷被細(xì)菌分泌的蛋白質(zhì)，他們稱之為EroS。

他們表明，EroS是一種軟骨素酶，一種降解S. rosetta細(xì)胞外基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的特定類型硫酸化分子的酶，以前被認(rèn)為是動(dòng)物專用的。他們還發(fā)現(xiàn)，如果這種酶功能受到抑制，則不會(huì)發(fā)生蜂群，并且來(lái)自其他水生細(xì)菌的軟骨素酶會(huì)產(chǎn)生催情作用。隨著團(tuán)隊(duì)調(diào)查EroS的工作原理，他們將繼續(xù)探索細(xì)菌和choanoflagellates之間的相互作用。

至于對(duì)人類及其細(xì)菌伴侶等動(dòng)物的影響，即所謂的微生物組，King說(shuō)“我們希望通過(guò)研究非常簡(jiǎn)單的choanos，我們可以識(shí)別關(guān)鍵分子，然后進(jìn)入更復(fù)雜的環(huán)境。例如，腸道微生物組，并看看這些分子中的一些是否在這種情況下也很重要。“

“我認(rèn)為通過(guò)展示一種新型的細(xì)菌誘導(dǎo)行為，我們可能會(huì)鼓勵(lì)其他人研究他們研究的系統(tǒng)，看看他們是否可能錯(cuò)過(guò)了細(xì)菌在那里發(fā)揮作用，”共同第一作者Joseph Gerdt說(shuō)。哈佛醫(yī)學(xué)院博士后研究員。