在过去的很长一段时间里,人们都觉得细菌不过是一种非常简单的生命形式,它们只知道获取养分和自我复制,过着单调且孤独的生活。
但随着近些年研究的深入,科学家却惊讶地发现,细菌之间也会互相交流,并且它们的交流方式超乎我们的想象,令人直呼神奇。这具体是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。
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早在上世纪80年代,科学家就在一种能发光的海洋细菌身上发现了一个奇怪的现象:这些细菌只有在聚集成群、达到一定密度的时候,才会突然齐刷刷地开启“生物荧光”,照亮周围的海水,而如果只有孤零零的几个细菌,它们却不会发光。
它们是怎么知道周围同伴够不够多的呢?简单来讲就是,每个细菌都会向周围环境分泌一种微小的信号分子,当细菌数量很少时,这些分子就被稀释在茫茫大海里了,大家谁也感知不到谁。但随着细菌不断分裂,数量越来越多,环境里的信号分子浓度就会不断上升。
当这个浓度达到一个临界点,就像是某种开关被合上了,于是几乎所有的细菌就会开始发光。
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这种被称为“群体感应”的交流方式,在细菌中很常见,就拿臭名昭著的霍乱弧菌来说,当它们刚进入人体时,因为势单力薄,它们只会猥琐发育,而当它们在肠道里大量繁殖、菌多势众之后,信号分子浓度变高,它们就会切换模式,转而开启大规模进攻并寻找机会扩散到下一个宿主身上。
更引人注目的是,科学家发现,有些细菌之间竟然能长出纳米级别的管道,通过这些微小的管子,细菌之间可以直接进行物质交换,比如说蛋白质、氨基酸,甚至是某些关键的营养物质。
这种物理层面上的纳米管网络,可以让整个细菌群落的生存能力大幅提升,因为如果某些个体缺乏合成特定营养的能力,只要它连接在这个网络里,它的同伴就能通过纳米管网络“接济”它。
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但这还没完,因为科学家还在蓝细菌身上发现了一种神奇的交流方式,其原理竟然和我们人类用的AM(调幅)广播非常相似。
简单来讲,所谓的调幅,就是通过改变无线电波的振幅(强弱)来加载信息,而与之对应的FM(调频)则是改变频率。科学家发现,蓝细菌在协调自己体内的“生物钟”和“细胞分裂周期”时,玩的就是这一手。
蓝细菌体内有一种被称为“RPO D4”的蛋白质,每当细胞准备分裂时,这种蛋白质就会发出一种类似脉冲的跳动信号,而这种信号还受到了细菌内部24小时生物钟的精密控制。其中细胞分裂的节奏就像是一个“载波信号”,而生物钟发出的指令则是“调制信号”。
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细菌可以通过调节脉冲的强度(振幅),在同一个信号里塞进了两套不同的信息。第一套信息是:现在是什么时间?(由脉冲的强弱决定),第二套信息是:我现在的生长状态怎么样?(由脉冲的频率决定)。
那这些蓝细菌费这么大劲搞这种信号有什么用呢?其实是为了应对变化无常的外部环境。
要知道蓝细菌们非常依赖太阳光进行光合作用,在水下,光线强弱随时在变,细菌分裂的速度也会时快时慢,而通过这套“AM广播系统”,细菌们就能互相交流,进而确保自己的生长节奏始终能跟大家保持同步,如此一来,就能让整个群落更好地生存。
不得不说,细菌这样的交流方式实在是超乎了我们的想象。就目前的情况来看,我们对这方面的了解,可能还只是处于略知一二的水平,相信随着研究的深入,我们还会发现它们更多的神奇之处,或许在不太遥远的将来,我们能真正听懂细菌们在“聊”些什么,甚至还能加入其中。
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