首先讓我們看一下下面這張動圖↓
你覺得這張圖裡動來動去的綠色“長鼻子”是什麼呢?你應該怎麼也想不到,這是一個細菌正在大搖大擺“搶劫”DNA的場景吧!
這是印第安納大學研究者利用他們開發的最新型染料,才能在顯微鏡下記錄的珍貴圖像資料。霍亂弧菌(Vibrio cholerae)伸出不到頭髮萬分之一細的菌毛,靈活地從環境中攝取DNA化為己用!研究發表在《自然微生物學》雜誌上[1]。
該機制也是細菌獲得耐藥性的一大途徑。這幫小鬼靈精,讓自己變強大可不光靠努力傳代努力突變,別人有好的耐藥基因,那就拿來用嘛!
這麼一說還有點像釣魚
大部分的革蘭氏陰性菌和少數革蘭氏陽性菌表面存在著菌毛。這些毛毛比頭髮絲可細得多了,直徑只有3-7nm,普通的光學顯微鏡下是根本看不到的。
這個細菌的菌毛嘛,也是分好幾種的,比如說普通菌毛,它長這樣↓
嗯,不知道為什麼讓人想到了……
不管了這頭濃密的秀髮能夠幫助細菌牢牢抓住附著物。比如說病原菌侵入人體的時候,就是靠著這些普通菌毛黏在組織上的,沒有這些毛毛它們可能都算不上啥大威脅。
普通菌毛也比較短,一般也就0.5-6μm,另一種特殊的菌毛就纖細窈窕得多了,它的名字也令人充滿那啥的幻想——性菌毛。
就是中間這條長~長的毛。性菌毛可長達20μm,數量也比較稀少,一個細菌只能擁有個位數的性菌毛。
這個性菌毛麼,功能也故名思義,就是,咳咳……就是交換DNA啊,想啥呢!
性菌毛比起普通菌毛又粗又長,中間還是中空的。當兩個細菌遇見,確認好了眼神,一個就伸出菌毛黏住對方,然後慢慢靠近、慢慢靠近……
後面的故事有不同的版本,有人說是DNA會通過中空的菌毛轉移,也有說法認為兩個細菌會緊緊貼在一起直接轉移。
不管咋說這就完成了遺傳信息的傳遞了嘛。學者們一般認為,這就是細菌的“有性生殖”了。
不過啊,印第安納大學研究者標記的菌毛不是它倆,而是一種叫做四型菌毛(T4P)的酷炫菌毛。你問我為啥酷炫,這麼甩難道不酷炫嗎……(此處是一句南京話,南京的朋友請舉手)
四型菌毛可厲害了,人家性菌毛起碼還要對一對眼神你情我願地交換,你這是一言不合看中了就直接上手搶啊![2]
這還多虧了研究者們去年發表在《科學》上的研究成果,新技術實現了熒光標記菌毛的同時不影響它的功能,要不我們還看不見這種強盜行徑呢![3]
你看,普通的顯微鏡我們普通的看,只是普普通通的一隻菌,呸,兩隻菌↓
歲月靜好……
但是新技術之下馬上原型畢露,霸道兇殘,手還挺快!
拿來吧你!
看個分解動作!!還挑著拿!很挑剔啊!
這些DNA被四型菌毛一把扯進了細菌裡,就是從菌毛長出來的那個小洞……講真,研究者估計那個洞的直徑可能有7-8nm,而被攝取的雙鏈DNA約摸有個150bp,大概得有50nm長吧,穿過來的時候DNA不知得擠成什麼樣……
第一作者Elison認為,要不是這些菌毛在,DNA自然通過這個孔洞進入細菌的機率可以說是微乎其微了 。
這可一點都不有趣。這種從外部獲取DNA的行為,正是細菌得到耐藥性的一大途徑,如果給它們配個臺詞,那麼大概就是,“拿來吧,你的祖傳耐藥基因!”
現在這麼一看,不管是普通菌毛幫助附著增加致病性,還是性菌毛和四型菌毛從外部獲取基因,都對人類沒啥好處。
哦對了,菌毛本身還有抗原特性,最騷的操作是菌毛它愛掉啊,掉完了還能長新的,新菌毛的抗原性和舊的還不一樣……[4]
想到這裡,別管科學家們的神之P圖手把菌毛P得多好看↓
我想到的操作只有一個,那就是
奇點糕進化論
[1]https://www.nature.com/articles/s41564-018-0174-y#Sec17
[2]http://www.pnas.org/content/110/8/3065
[3]http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aan5706
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Pilus
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作者 | 代絲雨
今天也是為頭髮太多而煩惱的一天呢!
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