智商:人与细菌孰更高

作者: 钱韦

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2023-10-24 17:47:54

本文探讨了细菌的感知能力和智商,以及它们如何与人类和植物互动。文章指出,细菌能感知人类能感知的一切信号,甚至更多。通过研究细菌的感知机制,科学家们希望能够开发出新型的抗生素,以应对病原细菌的威胁。

细菌之间智商也分高低?事实告诉我们,低智商的细菌可能对人类危害更大。

世界上很多研究细菌感知的实验室都揭示了一个非常普遍的真理:凡是人能感知的信号细菌都能感知,人感知不了的信号细菌还是能感知。

作为真核生物,人用什么办法感知信号刺激呢?用细胞上的受体。那作为一个单细胞的原核生物,细菌通过什么样的方式感知外界环境的刺激呢?答案是一样的,其实也是通过受体。

实际上,大部分病原微生物(包括细菌)对我们是无害的。每一个人的皮肤表面都生长着金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌,但它们和我们相安无事。甚至胃里的幽门螺旋杆菌绝大部分的时候都没有什么伤害,反而对人有一定的好处。

细菌的受体或者说细菌的智商是由什么东西决定的呢?人类的受体大部分是丝氨酸、苏氨酸或者酪氨酸激酶,细菌的智商绝大部分是由一种叫“双组分信号转导系统”的系统控制的。

既然我们研究细菌的智商,那到底怎么在科学实验室里开展研究呢?大家知道,要研究组氨酸激酶的功能,一定要把这个蛋白在体外表达出来,在体外研究它的酶活性,这个过程就是生物化学的研究。

因此,我们实验室的同位素用量超过微生物所所有同位素用量的2/3。每天我实验室的同学从同位素实验室走出来,大家都戏称自己变成上图中的模样,就是被同位素“照”的。当然我们用的同位素其实是很安全的。

过去几年,我的实验室有好多已经获得博士学位的博士和博士生,天天和细菌的智商斗智斗勇,探索细菌到底能够感知什么样的信号。

细菌,特别是病原细菌,在感染人或植物的时候从来不是单打独斗,都是通过群体进行感染的。所以细菌一定要感知到底是自己“一个人”在战斗,还是“一伙人”在攻击寄主。

细菌能不能感知植物激素的存在呢?当然可以,我们实验室的一项研究发现了非常有趣的现象。大家平常都吃草莓,有些草莓非常大,有时候这是由一种叫细胞分裂素的植物激素刺激长成的。

细菌能不能感知到气体的存在呢?答案显然是一样的。大家吃过香蕉,也买香蕉。很多香蕉买回来的时候是绿色的,放上一段时间、捂一捂就变成黄色的熟香蕉了。为什么?因为植物激素乙烯能促进植物的成熟和衰老,那么乙烯能不能被细菌感知呢?

细菌能不能感知温度呢?可以的。我们发现了一个受体组氨酸激酶下游的蛋白,它的酶活性会随着温度的变化降解不同的底物。显然这个蛋白就是细菌的温度计,它马上就能知道自己生活在28度还是生活在37度。

细菌能不能感知咖啡因的存在呢?当然可以,我们研究的一个受体就能直接结合咖啡因。所以当一杯咖啡喝进去的时候,我们还没激动起来,肠道内的细菌就会知道:我的主人今天刚刚喝了一杯卡布奇诺。

还有什么是细菌不能感知的?除了我所在的实验室,世界上很多研究细菌感知的实验室都揭示了一个非常普遍的真理:凡是人能感知的信号细菌都能感知,人感知不了的信号细菌还是能感知,包括各种各样的元素、化合物、生物大分子、水、湿度、温度、压力、触觉等。细菌太厉害了。

可能大家会问,今天是基础研究的专场,那么这个研究有什么用呢?大家要知道,这个研究太重要了。病原细菌是非常重要的、导致人类患病和死亡的病原微生物,但1928年青霉素的诞生改变了这一切。

在这里我想告诉大家,这只是微生物的一个有趣故事而已。地球实际上是一个“微生物的地球”,大家知道,地球上的植物加起来不超过40万种,全部动物加上昆虫不超过800万种。而微生物有多少?微生物包括病毒、细菌、真菌、古菌和一部分单细胞藻类,数字是不可估计的。一项保守的估计是1万亿种,是植物加动物数量的500万倍。我们对于细菌、对于微生物的认识才刚刚开始,在这里,我也呼吁大家加入到微生物的研究中来。

最后呼应一下我今天演讲的主题:人类智商和细菌智商到底孰高孰低?我是2000年到中科院微生物所做博士后才开始研究细菌的。客观一点说,我认为势均力敌。如果您一定要问我内心的真实想法,我要用一句富有哲理的话结束今天的演讲,这句话就是:I服了you。

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