在過去的很長一段時間里,人們都覺得細菌不過是一種非常簡單的生命形式,它們只知道獲取養分和自我復制,過著單調且孤獨的生活。
但隨著近些年研究的深入,科學家卻驚訝地發現,細菌之間也會互相交流,并且它們的交流方式超乎我們的想象,令人直呼神奇。這具體是怎么回事呢?下面我們就來了解一下。
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早在上世紀80年代,科學家就在一種能發光的海洋細菌身上發現了一個奇怪的現象:這些細菌只有在聚集成群、達到一定密度的時候,才會突然齊刷刷地開啟“生物熒光”,照亮周圍的海水,而如果只有孤零零的幾個細菌,它們卻不會發光。
它們是怎么知道周圍同伴夠不夠多的呢?簡單來講就是,每個細菌都會向周圍環境分泌一種微小的信號分子,當細菌數量很少時,這些分子就被稀釋在茫茫大海里了,大家誰也感知不到誰。但隨著細菌不斷分裂,數量越來越多,環境里的信號分子濃度就會不斷上升。
當這個濃度達到一個臨界點,就像是某種開關被合上了,于是幾乎所有的細菌就會開始發光。
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這種被稱為“群體感應”的交流方式,在細菌中很常見,就拿臭名昭著的霍亂弧菌來說,當它們剛進入人體時,因為勢單力薄,它們只會猥瑣發育,而當它們在腸道里大量繁殖、菌多勢眾之后,信號分子濃度變高,它們就會切換模式,轉而開啟大規模進攻并尋找機會擴散到下一個宿主身上。
更引人注目的是,科學家發現,有些細菌之間竟然能長出納米級別的管道,通過這些微小的管子,細菌之間可以直接進行物質交換,比如說蛋白質、氨基酸,甚至是某些關鍵的營養物質。
這種物理層面上的納米管網絡,可以讓整個細菌群落的生存能力大幅提升,因為如果某些個體缺乏合成特定營養的能力,只要它連接在這個網絡里,它的同伴就能通過納米管網絡“接濟”它。
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但這還沒完,因為科學家還在藍細菌身上發現了一種神奇的交流方式,其原理竟然和我們人類用的AM(調幅)廣播非常相似。
簡單來講,所謂的調幅,就是通過改變無線電波的振幅(強弱)來加載信息,而與之對應的FM(調頻)則是改變頻率。科學家發現,藍細菌在協調自己體內的“生物鐘”和“細胞分裂周期”時,玩的就是這一手。
藍細菌體內有一種被稱為“RPO D4”的蛋白質,每當細胞準備分裂時,這種蛋白質就會發出一種類似脈沖的跳動信號,而這種信號還受到了細菌內部24小時生物鐘的精密控制。其中細胞分裂的節奏就像是一個“載波信號”,而生物鐘發出的指令則是“調制信號”。
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細菌可以通過調節脈沖的強度(振幅),在同一個信號里塞進了兩套不同的信息。第一套信息是:現在是什么時間?(由脈沖的強弱決定),第二套信息是:我現在的生長狀態怎么樣?(由脈沖的頻率決定)。
那這些藍細菌費這么大勁搞這種信號有什么用呢?其實是為了應對變化無常的外部環境。
要知道藍細菌們非常依賴太陽光進行光合作用,在水下,光線強弱隨時在變,細菌分裂的速度也會時快時慢,而通過這套“AM廣播系統”,細菌們就能互相交流,進而確保自己的生長節奏始終能跟大家保持同步,如此一來,就能讓整個群落更好地生存。
不得不說,細菌這樣的交流方式實在是超乎了我們的想象。就目前的情況來看,我們對這方面的了解,可能還只是處于略知一二的水平,相信隨著研究的深入,我們還會發現它們更多的神奇之處,或許在不太遙遠的將來,我們能真正聽懂細菌們在“聊”些什么,甚至還能加入其中。
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