你所不知道的細(xì)菌

江南

細(xì)菌真如我們課本上所描述的那樣：一般是單細(xì)胞，結(jié)構(gòu)簡單，缺乏細(xì)胞核、細(xì)胞骨架以及膜狀胞器嗎？實(shí)際上，越來越多的研究顯示，事情并非那樣簡單……

細(xì)菌也有骨架

很久以來我們都假設(shè)細(xì)菌—那些被厚厚的、結(jié)實(shí)的細(xì)胞壁所包裹的東西，不需要復(fù)雜的構(gòu)造。但是近年來，科學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn)，許多細(xì)菌和古細(xì)菌（簡單細(xì)胞的另一個分支）也有形成細(xì)胞骨架的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

至少在一些細(xì)菌中，這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成了細(xì)胞骨架，而且其作用和在復(fù)雜細(xì)胞中是一樣的，比如能使大腸桿菌呈棒狀。除此之外，細(xì)胞骨架也能夠幫助固定鞭狀鞭毛這樣游離的結(jié)構(gòu)。在一些磁性細(xì)菌中，細(xì)胞骨架的蛋白質(zhì)還能讓磁粒子排成一排，使整個細(xì)胞看上去就像一枚活生生的指南針。

細(xì)菌家族也有大塊頭

如果你并不了解細(xì)菌的其他情況，但你至少要知道這個：它們是非常小的，小得用肉眼根本看不到。這是有緣由的，一般來講，動植物的復(fù)雜細(xì)胞內(nèi)都有精密的內(nèi)部運(yùn)輸系統(tǒng)幫助它們向周圍運(yùn)輸分子。而相比之下，只有單個細(xì)胞的細(xì)菌則主要依靠擴(kuò)散運(yùn)動來移動細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)。因?yàn)閿U(kuò)散在微米距離內(nèi)才是比較有效的，所以細(xì)菌長不大。

然而，確實(shí)有極少數(shù)的細(xì)菌長得非常大。至少有三種細(xì)菌是相當(dāng)巨大的，甚至不用顯微鏡我們也能用肉眼看到它。第一個“大塊頭”是在1985年被發(fā)現(xiàn)的，但是因?yàn)樗罅?，?dāng)時人們并沒有意識到這會是細(xì)菌，所以直到8年之后它的身份才被確認(rèn)。這種棒狀的細(xì)菌，被稱作“費(fèi)氏刺骨魚菌”，生活在紅海刺尾魚的腸子里，長0.7毫米，比藏身在我們腸子里的大腸桿菌要大好幾百倍—大腸桿菌大約只有0.002毫米長。

直到1997年之前，費(fèi)氏刺骨魚菌還被人們認(rèn)為是世界上最大的細(xì)菌，但是“納米比亞珍珠硫細(xì)菌”的出現(xiàn)刷新了這個紀(jì)錄。它是在納米比亞大陸架的沉積物中被發(fā)現(xiàn)的，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的細(xì)菌。它內(nèi)部含有微小的硫磧顆粒，會發(fā)出閃亮的白色，當(dāng)它們排列成一行的時候，就好像一串閃亮的珍珠項(xiàng)鏈，因此有“納米比亞的硫珍珠”之稱。它的體積比費(fèi)氏刺骨魚菌還要大100倍。如果把它們和普通細(xì)菌來作比較，就好像把藍(lán)鯨和新生的小老鼠放在一起，相差可不是一點(diǎn)半點(diǎn)！

除了費(fèi)氏刺骨魚菌和納米比亞硫細(xì)菌，還有一種與此很類似的硫細(xì)菌，大約有0.5毫米寬，也能用肉眼看得到，它是2002年在墨西哥被發(fā)現(xiàn)的。由此可以推測，很可能還有更多的細(xì)菌叢林中的“大家伙”等待我們?nèi)ヌ剿髂兀?/p>

細(xì)菌會像狼群一樣“狩獵”

也許你早就知道細(xì)菌彼此會通過釋放化學(xué)信號來互相溝通，這些信號能幫助細(xì)菌感知周圍有多少它們的同類。一旦等到數(shù)目足夠，它們會開始聚集—這是一種所謂的“群體感應(yīng)”。

能發(fā)光的海洋細(xì)菌有時候會利用這種群體效應(yīng)來確保它們能在數(shù)量足夠多的情況下發(fā)出足夠亮的光，比如說發(fā)光桿菌屬的費(fèi)氏弧菌。粘細(xì)菌也會像狼群一樣集體狩獵，游到一起，聚集在一塊，在它們獵物上方徘徊，并釋放酶類分解這些食物。它們聚集在一塊的時候，往往會捕捉到更大的獵物—這和狼群聚集在一起狩獵的目的是一致的。

細(xì)菌會像螢火蟲一樣發(fā)光

最近，荷蘭科學(xué)家培育出一種能發(fā)出熒光的細(xì)菌，把數(shù)百萬個細(xì)菌裝在玻璃容器中，就成了一個獨(dú)特“細(xì)菌燈”。在不久的將來，這種細(xì)菌燈不僅能照亮我們回家的路，還能讓我們感受到螢火蟲時代的浪漫。

研制細(xì)菌燈的荷蘭科學(xué)家吉爾夫·赫爾登從小就喜歡螢火蟲，但是在都市中生活多年之后，他忽然發(fā)現(xiàn)自己很多年已經(jīng)沒有看到螢火蟲了。在都市中培育螢火蟲，是相當(dāng)困難的一件事情。于是，他決定研制一種像螢火蟲那樣發(fā)光的燈具。他在閱讀了多篇文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)菌可以發(fā)出像螢火蟲那樣的綠色熒光。

吉爾夫開始在實(shí)驗(yàn)室里培育這種熒光細(xì)菌，試圖找到它們最愛吃的食物，最終發(fā)現(xiàn)它們在甲烷氣體中發(fā)光效率最高。熒光細(xì)菌在吸入甲烷之后，可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能。這些熒光細(xì)菌非常符合低碳時代的需求，因?yàn)樗鼈兺淌硽怏w的過程不用消耗額外的能源，反倒可以凈化環(huán)境，而甲烷氣體可以用剩飯、剩菜、果皮、爛菜葉等廚余垃圾來生成。