微生物黑帮火拼里的自杀式炸弹:安德烈·格拉蒂亚与大肠杆菌素的种内屠杀
1925 年 5月1日 · 低压紫外线诱导杀菌灯、双层软琼脂平皿与大肠杆菌标准指示菌株(E. coli K-12)
你知道吗?
大肠杆菌里的神风特攻队:为了让同胞霸占肠道黏膜,个别细菌宁可把自己引爆成漫天飞射的毒素弹雨。
人们通常认为抗生素是真菌用来对付细菌的跨界军备竞赛,殊不知在同一个细菌物种内部,不同宗族之间的领地争夺战更加血腥而残忍。1925年,比利时巴斯德研究所的安德烈·格拉蒂亚在研究大肠杆菌野生分离株时,发现了一个违背常理的现象:一株被称为“菌株V”的大肠杆菌上清液,哪怕经过高温煮沸与极度稀释,依然能干净利落地将另一株原本长势旺盛的“菌株φ”大肠杆菌全部溶解杀光!
格拉蒂亚将其定名为“大肠杆菌素(Colicin)”,这是人类发现的第一种细菌素(Bacteriocin)。后来的分子遗传学揭秘了大肠杆菌素令人毛骨悚然的“刺客逻辑”:在遭遇环境恶化或DNA损伤(如紫外线照射SOS反应)时,携带Col质粒的菌群中会有少数特化个体挺身而出,开足马力合成致命的大肠杆菌素蛋白(有的专门靶向插入敏感菌膜形成致死性离子孔道,有的直接是凶残的核酸内切酶),最后合成溶菌蛋白撑爆自身细胞壁实行自杀式同归于尽式释放!
更神妙的是,携带该质粒的家族成员同时表达一种高亲和力免疫蛋白将其紧紧包裹中和,从而精准定向屠灭身边的竞争近亲。