◆莫末

小小細(xì)菌不簡單

◆莫末

細(xì)菌這些家伙個(gè)頭很小，小到要在顯微鏡下才會(huì)現(xiàn)身。它們隨意地在細(xì)胞中漂游，看似結(jié)構(gòu)很簡單，其實(shí)也不簡單呢。

細(xì)菌造型師——“骨架”

磁性顆粒固定成一排，這樣整個(gè)細(xì)胞就像個(gè)有生命的指南針。

小小的細(xì)菌也有骨架，你信嗎？

復(fù)雜細(xì)胞如組成我們身體的細(xì)胞，盡管只被一層膜包裹著，卻可以有許多不同的形狀。這是因?yàn)?，?xì)胞內(nèi)部有骨架，這些骨架如同腳手架一般構(gòu)架出細(xì)胞的形狀，甚至在細(xì)胞之間運(yùn)輸分子，確保細(xì)胞正常分裂。

我們一直認(rèn)為細(xì)菌沒有骨架，因?yàn)樗鼈冎車駥?shí)僵硬的細(xì)胞壁，不需要骨架。其實(shí)，許多細(xì)菌和古生菌都有由蛋白質(zhì)搭建的骨架，它們能夠幫助細(xì)菌維持形狀，錨定諸如鞭毛等“零件”的位置。

在趨磁性細(xì)菌中，它們還把

細(xì)胞器里的大世界

并不是只有復(fù)雜細(xì)胞才有細(xì)胞器，一些細(xì)菌也有細(xì)胞器。

25%的細(xì)菌體內(nèi)有原始的細(xì)胞器，即“微型化學(xué)工廠”。在這個(gè)化學(xué)工廠里，反應(yīng)物被濃縮，化學(xué)反應(yīng)的速度加快，毒副產(chǎn)品被及時(shí)排出。藍(lán)細(xì)菌的羧酶體就是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的“微型化學(xué)工廠”，它能提高光合作用的效率。

還有一些細(xì)菌的細(xì)胞器不是工廠，而是儲(chǔ)藏室。比如，光合細(xì)菌和古生菌經(jīng)常在體內(nèi)儲(chǔ)藏一些氣泡，使它們自身能漂浮起來。一些嗜硫細(xì)菌則在體內(nèi)液泡里儲(chǔ)藏硝酸鹽。

華東理工大學(xué)的章文俊等人研制了基于慣性壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的微管道機(jī)器人[22]，其最大移動(dòng)速度達(dá)到6.59 mm/s。南京郵電大學(xué)的龐宗強(qiáng)等人研制了慣性納米步進(jìn)馬達(dá)[23]，能夠?qū)崿F(xiàn)微小步距，其位移分辨率能夠達(dá)到1.3～7.1 nm。

“大塊頭”也不少

誰說細(xì)菌個(gè)頭都很?。考?xì)菌中也有不少“大塊頭”。事實(shí)上，至少有3類細(xì)菌我們不需要借助顯微鏡就可以看到。

第一類“大塊頭”就是費(fèi)氏刺骨魚菌，它們在1985年被發(fā)現(xiàn)，8年后才被歸為細(xì)菌一類。它們是一種桿狀細(xì)菌，生活在紅海的刺尾魚的腸道里，長達(dá)0.7毫米，而生活在我們腸道里的大腸桿菌只有0.002毫米長。

個(gè)頭相對比較大的費(fèi)氏刺骨魚菌如何運(yùn)輸分子呢？

秘密在于它們體內(nèi)有幾萬到幾十萬份拷貝的DNA，這意味著它們能在細(xì)胞中不同的地方生產(chǎn)蛋白質(zhì)，而這些蛋白質(zhì)只需擴(kuò)散一小段距離即可到達(dá)目的地。

第二類“大塊頭”是人們在1997年發(fā)現(xiàn)的納米比亞硫磺珍珠細(xì)菌。它們體長0.75毫米，體內(nèi)有閃閃發(fā)光的硫磺珍珠微粒。它們和費(fèi)氏刺骨魚菌一樣，體內(nèi)擁有數(shù)千份拷貝的DNA。

2002年，第三類巨型細(xì)菌——硫細(xì)菌被發(fā)現(xiàn)，它們長約0.5毫米，可被肉眼觀察到。

當(dāng)然，“大塊頭”細(xì)菌遠(yuǎn)不止這些，還有更多巨型細(xì)菌有待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

非兄弟親密合作

細(xì)菌兄弟之間通過釋放化學(xué)信號(hào)進(jìn)行交流、合作。比如，當(dāng)感知到周圍的兄弟足夠多時(shí)，它們就會(huì)發(fā)出集合信號(hào)。

一些黏細(xì)菌在獵食時(shí)相互合作，成群結(jié)對地在獵物周圍游來游去，并釋放酶消化獵物。它們合作捕獲的獵物比它們單獨(dú)捕獲的獵物要大得多。

即便不是兄弟，不同種類的細(xì)菌也能保持親密的合作關(guān)系。

兩種還原菌被放在一個(gè)培養(yǎng)皿里，里面有它們的食物——乙醇和富馬酸鈉。其中一種細(xì)菌——鐵還原細(xì)菌能夠分解乙醇，但是無法去除培養(yǎng)皿里多余的電子，另一種細(xì)菌——硫還原細(xì)菌能夠把電子傳遞給富馬酸鈉，但是無法分解乙醇。

理論上，這兩種細(xì)菌在培養(yǎng)皿里無法存活下來，可事實(shí)恰好相反，它們長出一組微型納米線，將彼此連接起來，搭成一個(gè)電子網(wǎng)格，互相幫助，共同存活了下來。

游蕩的DNA裹著膜

大多數(shù)細(xì)菌沒有細(xì)胞核，DNA在細(xì)胞內(nèi)游蕩著。

1991年，澳大利亞昆士蘭大學(xué)的兩位生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：隱球出芽菌的DNA被雙膜包裹，如同復(fù)雜細(xì)胞的細(xì)胞核被膜包裹一樣。

可是隱球出芽菌是細(xì)菌嗎？

是的。從遺傳學(xué)角度分析，它的特征更符合細(xì)菌的特點(diǎn)，而且它的擬核也沒有復(fù)雜細(xì)胞的那么復(fù)雜。

細(xì)菌會(huì)吞咽

阿米巴和白細(xì)胞等復(fù)雜細(xì)胞能夠吞噬大的顆粒，即具有內(nèi)吞功能。

細(xì)菌只能通過細(xì)胞膜的通道接收一些小顆粒，因此人們都認(rèn)為細(xì)菌不能吞咽。但是，2010年，隱球出芽菌又帶給我們一個(gè)驚喜：它能吞噬大的顆粒，具有復(fù)雜細(xì)胞的內(nèi)吞本領(lǐng)，而且真核細(xì)胞中與內(nèi)吞功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，它體內(nèi)也有。

編后語

沒想到比灰塵還小的細(xì)菌們也有骨架、會(huì)吞咽，甚至兄弟間的合作不遜于人類。它們這些鮮為人知的特征，我們可得好好了解呀。

當(dāng)然，我們一定要愛護(hù)好自己的身體，絕不能讓一些有害的細(xì)菌侵入體內(nèi)，它們可都不簡單。