Science:细菌具有与动植物类似的社会结构和特征

王兴

Science:细菌具有与动植物类似的社会结构和特征(抗生素以攻防,食物和栖息地)

2012-9-11 23:54:56

关键词： 细菌 抗生素 群体

美国麻省理工学院（MIT）的最新研究揭示，微观世界里的某些生物体，如细菌，有着与植物和动物一样的社会结构和特征，它们扮演着各自不同的社会角色，对周围其它细菌发起攻击与防卫。

社会结构能够减少动植物群体中的冲突，决定对竞争物种发起进攻等，就像非洲沙漠里的雄狮和湖里的鱼一样。“细菌通常被认为是纯粹自私的有机体和无性繁殖群体。”研究负责人、麻省理工学院理论生物学家奥托·科尔德罗说，“这与我们对动物和植物种群的认识相反，动植物的个体可以分工协作，扮演不同的互补角色。”然而，细菌是否也能够像动植物一样具有社会构造和特性呢？

了解微观世界环境的相互影响非常困难，因为微生物实在是太小了。为了弄清这个问题，研究人员筛选出185个密切相关的细菌，并为它们设计了一个“所有人对所有人”的战场。这些细菌是一种被称为“弧菌科”的海洋类家族成员。

细菌生产抗生素，以此作为化学战的武器，来直接妨碍潜在竞争者的活性，从而获得竞争优势，这种情况主要发生在细菌为同一栖息地竞争的时候。研究人员通过观察细菌生态群之间直接和侵略性的竞争，以及计算弧菌个体之间的敌对作用所产生的细菌化合物等，找到了证据。

他们发现，生态学观点描绘的细菌群实际上是一个社会聚合单元。在这些群体里，一些个体产生的抗生素对本群体紧密相关的其它个体没有伤害作用；而对其它群体中的个体来说，则易受到伤害。因此，具有侵略性的化学反应发生在自然群体之间，而不是群体内部。

科尔德罗指出：“那些没有产生抗生素的个体能够从产生者那里获得好处，因为它们对此有抵抗力。换句话来说，抗生素具有社会效果，因为它们对整个群体来说都有好处。”

这一研究可帮助科学家进一步理解了植物和人类与非病因及病因细菌群落之间的关系。“我们使用抗生素杀死致病微生物，但它也带来了对人体和动物体的伤害。”MIT生物学家马丁·袍兹说，“这个令人遗憾的副作用，已经导致医院对使用抗生素小心谨慎。该发现有助于科学家进一步了解人体环境抗生素的自然功能。”

科学家们还通过该研究弄清了紧密相关的细菌在基因含量上多变的原因，即这种多变性可使细菌发挥出各自不同的社会作用。例如，社会分化能够减轻两个为获得相同有限资源（如食物和栖息地）的物种之间的负面影响，从密切相关的个体之间的交互活动中产生整个群体的共同行为。

该项研究成果发表于12-9月7日出版的《科学》杂志上。

http://www.sciencemag.org/content/337/6099/1228.abstract