提到細菌,您肯定不陌生。它們是地球上最原始也最基礎的生命形态,但細菌卻并不低賤卑微,除了在生物圈中發揮不可或缺的重要功能,它們還具有令人咋舌的智慧。
關于這一點,格雷戈·貝爾在1984發表的科幻名篇《血裡的音樂》裡有過精彩的描述:
為了簡化過程,我把最為成功的這種核蛋白送進細菌内,使複制和結合更加容易,然後我使它們長期留在細菌内,使它們和細胞相互作用。它們被編制了啟發式程序,能教育自己,比我原來給它們編制的更好。細胞供給電腦以化學密碼信息,電腦則處理信息得出結果,于是這些細菌變得聰明起來。我的意思是:它們的智商足以抵得上渦蟲。想想看,能和渦蟲同樣聰明的大腸杆菌!
電子顯微鏡下的大腸杆菌
如今,貝爾的想象得到了科學實驗的證明。2009年7月的《生物工程》雜志上發表的一篇研究報告指出,大腸杆菌居然能解決複雜的數學難題。
科學家在實驗室中模拟嚴酷的自然環境,菌落在受到刺激後就變成了這樣的形态。實際上,所謂的藝術,是細菌生存策略的展示。數以億計的細菌之所以能夠做出協調一緻的反應,是與它們之間的通信分不開的。換言之,細菌之間存在着獨特的“語言”。
這種“語言”其實是一種被稱為自誘導物質的信号分子。胞外的自誘導物質的濃度能随細菌密度的增加而增加,達到一個臨界濃度時,自誘導物質就會啟動菌體中相關基因的表達,調控細菌的生物行為,如産生毒素、形成生物膜、産生抗生素、生成孢子等,以适應環境的變化。
更加神奇的是,普林斯頓大學的分子生物學家波妮·巴斯勒發現,所有細菌的“語言”具有相同的“詞根”,即相同的分子結構:
(美編替換英文,從上到下:種間通信,液化沙雷菌,哈維氏弧菌,費氏弧菌,根癌土壤杆菌,綠膿杆菌)
仔細想想,細菌的這些本領并非那麼匪夷所思,因為細菌是整個生命大廈的基石,生命的許多基本特征都是在細菌階段形成的,比如優勝劣汰、适者生存的進化法則。
美國德州大學奧斯丁分校的喬治·喬吉歐教授曾做過這樣一個實驗,通過基因改造,讓一組細菌喪失制造二硫鍵的能力,由于二硫鍵對鞭毛的形成至關重要,而鞭毛就像船槳一樣,可以幫助細菌遊動,所以這組細菌全是“殘廢”。培養基中的菌群在消耗完身邊的食物後,便面臨着生死抉擇:要麼遊開尋找新的食物,要麼待在原地等死。結果,大多數細菌都沒能逃過嚴酷的自然淘汰,但不論進行多少次實驗,都至少有一隻細菌能自發地生成一種新的二硫鍵,從而存活下來。
這就是進化的力量,正是因為細菌有這樣的力量,屢經劫難的地球生命才能繁衍至今,形成龐大而精妙的生物圈。
從這種角度說,細菌不止是聰明,而且還值得敬佩呢。
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