微生物獵殺場

倩蕓

生態(tài)系統(tǒng)由植物、動(dòng)物和微生物以及非生物組成的。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物會(huì)與環(huán)境相互作用，也會(huì)與其他生物相互作用。一個(gè)種群規(guī)模的變化會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)中的所有其他生物，這在捕食者和獵物的關(guān)系中得到了最有力的證明。

說到捕食者與獵物的關(guān)系，我們往往是從高等生物的角度來看的。例如，獅子追捕瞪羚，狐貍捕獵兔子，熊捕撈鮭魚……然而，這種關(guān)系也發(fā)生在微觀世界中，在那里可以在更小的范圍內(nèi)找到“殺手”和“受害者”。有趣的是，原核生物之間的捕食是最古老的捕食形式之一，而這一過程可能造就了真核細(xì)胞。

在微生物的獵場中，這些微生物“超級反派”使用一系列機(jī)制來捕捉和吞噬獵物，從套索、黏性旋鈕到“吸血”，精彩程度絲毫不遜色于電影大片。

吸血球菌是一種小型的卵形細(xì)菌，存在于喀斯特湖泊等種類的湖治里的缺氧區(qū)。吸血球菌可以自由懸浮在水中，但只有在它進(jìn)食獵物—一著色菌（一種紫硫細(xì)菌）時(shí)才會(huì)進(jìn)行繁殖。不同于大多數(shù)掠食性細(xì)菌，吸血球菌是從內(nèi)部開始吞噬獵物。吸血球菌會(huì)在獵物細(xì)胞的外部，通過專門的細(xì)胞質(zhì)橋（連接兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)長細(xì)胞質(zhì)鏈）附著在獵物身上。

吸血球菌比它的獵物小得多，一個(gè)著色菌細(xì)胞可以供多達(dá)六個(gè)吸血球菌侵蝕。在搭好細(xì)胞質(zhì)橋后，吸血球菌向著色菌釋放酶來分解其細(xì)胞質(zhì)，并使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)橋輸往自身，就像“吸血鬼”咬住人類的脖子吸血。隨著吸血球菌進(jìn)食，它會(huì)通過二元裂變生長和分裂，直到獵物被吸得只剩一具空殼（細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜和一些細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的包裹體）。

蛭弧菌

蛭弧菌（黃色）攻擊較大的細(xì)菌

蛭弧菌的棲息地很廣泛，從土壤到清泉水甚至污水，只要這些環(huán)境中有其他革蘭氏陰性細(xì)菌和氧氣，通常都能看到蛭弧菌的影子。蛭弧菌的獵物也有多種，但主要是多種革蘭氏陰性細(xì)菌，例如大腸桿菌等。一旦蛭弧菌感應(yīng)到周圍有獵物存在，就會(huì)迅速游向獵物。蛭弧菌的移動(dòng)速度非?？?，每秒的位移可以覆蓋100個(gè)細(xì)胞的長度，這相當(dāng)于人類以每小時(shí)644千米的速度移動(dòng)！

當(dāng)蛭弧菌接近獵物時(shí)，它會(huì)緊緊鉗住獵物的外部，并像開瓶器撬開瓶蓋一樣旋轉(zhuǎn)，直到在獵物表面形成—個(gè)小孔，然后蛭弧菌順著小孔鉆入獵物體內(nèi)。蛭弧菌一旦進(jìn)入獵物的周質(zhì)空間（細(xì)胞質(zhì)和外膜之間的空間）后就會(huì)密封外膜孔，因此獵物細(xì)胞的內(nèi)容物很少甚至完全不會(huì)泄漏。然后，蛭弧菌會(huì)分泌各種酶來分解獵物的細(xì)胞質(zhì)，從而開始享用它的獵物大餐。

蛭弧菌在進(jìn)食時(shí)，會(huì)長大并拉長成香腸狀。當(dāng)它長到不能再長時(shí)，就會(huì)分裂成許多更小的蛭弧菌，從獵物細(xì)胞中破殼而出。然后這些小蛭弧菌又開始尋找自己的獵物，開始下—輪進(jìn)食—分裂循環(huán)。

自然界中有超過200種真菌會(huì)使用特殊的菌絲，以捕獲線蟲為食。線蟲捕食菌存在于各種土壤環(huán)境中，它們產(chǎn)生的菌絲能作為捕獲線蟲的陷阱，也能用來穿透、殺死和消化線蟲內(nèi)容物。線蟲捕食菌的陷阱由菌絲構(gòu)成，菌絲分化是自發(fā)發(fā)生的，而且速度很快，通常在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就能將陷阱搭建好。

線蟲捕食菌造出陷阱后，又是如何將線蟲引誘到陷阱中的？通過觀察，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)線蟲捕食菌充分利用了線蟲沒有視覺、僅用嗅覺來捕食這一特點(diǎn)，通過分泌化學(xué)物質(zhì)把線蟲吸引到陷阱旁，線蟲誤把菌絲陷阱當(dāng)作食物而主動(dòng)投身于陷阱，最終死亡。

不同的線蟲捕食菌各有其特殊的裝置桌捕獲線蟲，總的可分為兩大類——黏性陷阱和收縮環(huán)。

黏性陷阱

黏性陷阱的部分或整個(gè)表面都被具有黏性的蘸絲覆蓋，一旦體型小巧的線蟲踏入陷阱，那么就再也無法脫身。即使它通過折斷菌絲努力掙脫，“真菌捕獲器官”仍會(huì)附著在線蟲上并引發(fā)感染。雖然被稱為黏性陷阱，但它的黏性不像膠帶那樣，不會(huì)黏住泥土或塵埃，時(shí)刻只為捕殺線蟲做好準(zhǔn)備。相反，黏性菌絲與線蟲表面的糖化合物強(qiáng)烈結(jié)合，能比一般膠帶將線蟲黏得更緊。

線蟲捕食菌一端上的3個(gè)細(xì)胞能彎曲并向內(nèi)膨脹，然后像套索—樣牢牢套住線蟲

收縮環(huán)

這是線蟲捕食菌所造的最復(fù)雜的誘捕裝置，是一種在菌絲末端形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)線蟲在尋找食物時(shí)不小心鉆進(jìn)這個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，就會(huì)觸發(fā)響應(yīng)。線蟲捕食菌會(huì)在不到0.1秒的時(shí)間里，使構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的三個(gè)彎曲細(xì)胞迅速向內(nèi)膨脹，像套在脖子上的套索一樣擠壓線蟲。

一旦誘捕成功，線蟲捕食菌就會(huì)用細(xì)長的穿透釘來刺穿線蟲的角質(zhì)層。穿透釘將在線蟲體內(nèi)膨脹并形成一個(gè)感染性的球莖，新的菌絲從中生長而出。菌絲分泌生物酶來分解線蟲的身體，分解后的營養(yǎng)物質(zhì)通過菌絲被運(yùn)輸回線蟲捕食菌體內(nèi)其他地方用于生長。這個(gè)階段通常耗時(shí)1～3天，然后菌絲將從線蟲尸體中長出并形成孢子。

科學(xué)家對這些微生物中的“超級惡棍”很感興趣，正在摸索是否可以把它們的力量運(yùn)用到工業(yè)、醫(yī)療保健或農(nóng)業(yè)中。一些科學(xué)家一直在研究蛭弧菌，希望將它確立為治療人類、動(dòng)物和植物革蘭氏陰性細(xì)菌感染的方法。

線蟲捕食菌從線蟲體內(nèi)破殼而出