細(xì)菌雜談

李湘濤

前一時(shí)期，德國(guó)腸出血性大腸桿菌疫情席卷了歐洲10多個(gè)國(guó)家，至少導(dǎo)致20余人死亡，2400多人生病。一時(shí)間，恐慌情緒彌漫了整個(gè)歐洲大陸，甚至使很多人到了談“菌”色變的地步。

細(xì)菌是一類形狀細(xì)短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、多以二分裂方式進(jìn)行繁殖的原核生物，是在自然界分布最廣、個(gè)體數(shù)量最多的有機(jī)體。據(jù)專家估計(jì)，全球細(xì)菌總數(shù)約有5×10的30次方個(gè)。細(xì)菌的個(gè)體非常小，目前已知最小的細(xì)菌只有0.2微米長(zhǎng)，絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑大小在0.5－5μm之間，因此只能在顯微鏡下看到它們。細(xì)菌一股是單細(xì)胞，主要由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體等部分構(gòu)成，有的細(xì)菌還有莢膜、鞭毛、菌毛等特殊結(jié)構(gòu)，但缺乏細(xì)胞核、細(xì)胞骨架以及膜狀胞器，例如粒線體和葉綠體等。根據(jù)形狀，細(xì)菌可分為三類，即：球菌、桿菌和螺形菌(包括弧菌、螺菌、螺桿菌)。

細(xì)菌廣泛分布于土壤和水中，或者與其他生物共生，是大自然物質(zhì)循環(huán)的主要參與者，特別是在有機(jī)體分解和化學(xué)元素(如碳和氮)的循環(huán)中扮演著重要角色。細(xì)菌具有頑強(qiáng)的生命力，智利科學(xué)家在南極發(fā)現(xiàn)了一批在極端溫度加上高強(qiáng)度紫外線輻射條件下生存的細(xì)菌；美國(guó)科學(xué)家在加利福尼亞州的一個(gè)湖中發(fā)現(xiàn)了一種可以利用含有劇毒的砷(替代了磷)進(jìn)行新陳代謝的細(xì)菌，還在特立尼達(dá)和多巴哥沒有氧氣、劇毒和幾乎沒有水的天然瀝青湖中發(fā)現(xiàn)了大量細(xì)菌；日本科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)多種細(xì)菌可以在比地球重力大40萬(wàn)倍(F1賽車側(cè)向過載約為4倍地球重力；航天員訓(xùn)練要求達(dá)到8倍地球重力)的超重環(huán)境下生存和繁衍。這些發(fā)現(xiàn)使人們看到了在地球之外找到生命存在的可能性，同時(shí)或許為地球生命可能來源于其他星球的學(xué)說提供證據(jù)。

與人共舞

“細(xì)菌統(tǒng)治著地球，其中也包括我們的身體?！钡拇_，人的身體上也帶有相當(dāng)多的細(xì)菌。據(jù)估計(jì)，人體內(nèi)及表皮上的細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)約是人體細(xì)胞總數(shù)的十倍。不管在體內(nèi)還是體表，與細(xì)菌接觸已經(jīng)被證明對(duì)我們免疫系統(tǒng)的發(fā)育至關(guān)重要。事實(shí)上，細(xì)菌不僅大多是無(wú)害的，而且有很多是對(duì)人類有益的。此外，還有大量的細(xì)菌已經(jīng)或者正在被改造為對(duì)人類有益的東西。

■大腸桿菌：是敵人更是朋友

大腸桿菌是最常見的細(xì)菌之一。它是一個(gè)龐大的家族，在自然界中廣泛分布。大腸桿菌會(huì)在嬰兒出生之后，隨著哺乳進(jìn)入人體(以及動(dòng)物)的腸道中，然后便與人如影隨形，相伴一生。它是人體腸道中最主要、數(shù)量最多的一種細(xì)菌，能在腸道中大量繁殖，幾乎占了糞便干重的1／3。

除了少數(shù)具有毒力(例如最常見的病原體0157：H7，以及造成此次疫情的元兇0104；H4)外，大多數(shù)大腸桿菌并不會(huì)致病。相反，它會(huì)抑制腸道內(nèi)分解蛋白質(zhì)的細(xì)菌生長(zhǎng)，減少蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物對(duì)人體的危害；它幫助我們分解食物，如植物纖維，使我們能吸收食物的更多營(yíng)養(yǎng)；它還為我們提供必需的維生素，如維生素H和維生素K，是我們獲得這類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的第一來源。

現(xiàn)在，全世界成千上萬(wàn)的研究所都在復(fù)制大腸桿菌。因?yàn)?，它可以被輕易改造，并快速制成特殊的蛋白質(zhì)，最初的成果之一就是生產(chǎn)胰島素。這項(xiàng)成果也導(dǎo)致了現(xiàn)代生物技術(shù)工業(yè)的誕生。

大腸桿菌還被用于生產(chǎn)抗生素、疫苗和其他治療手段。美國(guó)科學(xué)家正在研究利用大腸桿菌消滅癌細(xì)胞的方法。他們通過制造一種大腸桿菌菌株，使之與大部分癌細(xì)胞中存在的一種分子結(jié)合，從而將藥物送達(dá)特定細(xì)胞。在這個(gè)過程中，大腸桿菌就如同一輛運(yùn)送藥物的特殊專車。

目前，大腸桿菌的應(yīng)用日益擴(kuò)大。例如：美國(guó)的研究人員正利用大腸桿菌生產(chǎn)燃料乙醇；在加入能夠發(fā)光的基因之后，大腸桿菌還被用來生產(chǎn)“生物相機(jī)”。有的科學(xué)家甚至認(rèn)為，每一個(gè)大腸桿菌都像一臺(tái)迷你計(jì)算機(jī)，能夠快速處理許多問題。

■腸道菌群影響行為舉止

近年來，腸道的重要性已經(jīng)被越來越多的科學(xué)家所關(guān)注，甚至被稱為人體的第二大腦。因?yàn)椋c道絕不只是負(fù)責(zé)吸收營(yíng)養(yǎng)、合成復(fù)合物及防止感染等，還影響著人的心情和心理健康。不久前，加拿大研究人員已經(jīng)證明，腸道內(nèi)的細(xì)菌影響著大腦的化學(xué)反應(yīng)和行為舉止。這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗砻髂c道菌群在很大程度上影響著人類的生存質(zhì)量。

科學(xué)家把腸道形象地比喻為世界上生物多樣性最強(qiáng)、生命密度最大的地方。這個(gè)腸道生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)任何不平衡都可能引起危險(xiǎn)的健康問題。但是，身體健康問題并不是腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致的唯一后果。據(jù)科學(xué)家對(duì)成年健康老鼠的研究顯示，腸道菌群構(gòu)成失調(diào)(通過口服抗生素六天實(shí)現(xiàn))還會(huì)使其行為受到影響：在口服抗生素后，它們變得更為焦躁。當(dāng)停止口服抗生素、腸道菌群恢復(fù)正常后，老鼠的行為和BDNF水平也恢復(fù)正常。這是因?yàn)槟c道菌群失調(diào)會(huì)導(dǎo)致腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)增加，BDNF是一種活躍的蛋白質(zhì)，存在于大腦海馬區(qū)、皮質(zhì)層、小腦和某些負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)記憶的重要區(qū)域。此前有研究顯示，BDNF與抑郁和焦躁有關(guān)。不少患有腸胃疾病的人往往伴隨著情緒焦慮和抑郁，因此，科學(xué)家懷疑一些精神疾病也可能與腸道內(nèi)菌群異常有關(guān)。

雖然決定行為的因素很多，但可以肯定的是，腸道菌群的屬性和穩(wěn)定性也會(huì)影響行為，任何因?yàn)榭股鼗蛘吒腥疽鸬哪c道菌群紊亂都可能使行為發(fā)生變化。腸道是控制人類及某些哺乳動(dòng)物情感的五羥色胺和多巴胺以及多種激素合成的重要場(chǎng)所，這些生化物質(zhì)通過血液或者腸道神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞到人體不同位置，主動(dòng)或被動(dòng)產(chǎn)生一些可以感知的反應(yīng)，因此腸道菌群數(shù)量和比例與人類及動(dòng)物行為有著十分密切的關(guān)聯(lián)。很多有益細(xì)菌在腸道內(nèi)占有較高比例時(shí)能夠有效阻止硫化氫、氨以及吲哚類等神經(jīng)毒物質(zhì)在腸道內(nèi)生成，降低人類及動(dòng)物的應(yīng)激和亢奮水平。硫化氫、氨以及吲哚類的降低對(duì)于減少糖尿病、肥胖癥以及老年癡呆的發(fā)生又有著特殊的作用。研究細(xì)菌對(duì)基因表達(dá)調(diào)控和共生菌對(duì)人類及動(dòng)物行為的影響，對(duì)于深入探討抑郁癥、自閉癥以及多動(dòng)癥等心理疾患生物學(xué)糾正方法具有重要的科學(xué)意義。這些研究的開展為未來利用腸道菌群調(diào)理治療行為疾病提供了基礎(chǔ)。

■細(xì)菌可以助人長(zhǎng)命百歲

科學(xué)家在冰川中發(fā)現(xiàn)了凍結(jié)數(shù)千年的細(xì)菌，它們可能有助于人類延長(zhǎng)壽命。這種細(xì)菌是檢測(cè)冰川的研究人員在西伯利亞的雅庫(kù)特北部地區(qū)馬蒙托瓦山附近發(fā)現(xiàn)的，科學(xué)家將它們解凍之后，用從中提取的成分先對(duì)蒼蠅、后對(duì)老鼠進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果把老鼠和蒼蠅的壽命分別成功地延長(zhǎng)了一倍。老鼠的平均期望壽命是589天。科學(xué)家把細(xì)菌提取物注射到老鼠的肌肉中后，它們的平均壽命達(dá)到了906天，延長(zhǎng)了308天，而對(duì)照組(沒有注射細(xì)菌提取物)的老鼠大約在一年前就都已經(jīng)死去了。他們相信使用同樣的方法也能延長(zhǎng)人類的壽命，使人類有望活到100歲到140歲。

目前，科學(xué)家正在尋找一種方法，

最終對(duì)這種細(xì)菌進(jìn)行測(cè)試并開發(fā)藥物。

自然界中的能者

■細(xì)菌在水循環(huán)中起重要作用

細(xì)菌在一種對(duì)人類生活至關(guān)重要的物質(zhì)——水的循環(huán)中扮演著重要角色。不久前，科學(xué)家在冰雹中發(fā)現(xiàn)了高濃度的細(xì)菌，說明空氣中懸浮的細(xì)菌在把云轉(zhuǎn)化為雪、雨、冰雹等天氣事件中發(fā)揮了作用。

去年夏天，美國(guó)蒙大拿州立大學(xué)遭遇暴風(fēng)雪襲擊后，該大學(xué)研究人員對(duì)校園內(nèi)采集的直徑5厘米以上的冰雹進(jìn)行了研究。他們把這些大個(gè)的冰雹分成4層，對(duì)每一層融解后的水進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)越接近冰雹內(nèi)核，可被培養(yǎng)的細(xì)菌數(shù)量越多。

這項(xiàng)研究屬于一個(gè)新興研究領(lǐng)域——生物降水。在生物降水理論中，降雨以及降雪、冰雹等形式的降水都可能是由細(xì)菌引發(fā)的。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在冰雹形成的第一個(gè)階段就已經(jīng)有細(xì)菌的存在，這意味著在冰雹形成早期細(xì)菌就參與其中。由于在云中形成的冰晶是形成降雪或降雨的一個(gè)重要條件，這些細(xì)菌在冰晶的形成中又起著重要作用，因此除冰雹外，降雪、降雨等其他形式的降水可能也與此相關(guān)。

云層中的懸浮微粒對(duì)冰核的形成起著重要作用。在云層溫度相對(duì)較高的情況下，冰晶無(wú)法自發(fā)形成，必須有賴于冰核的存在。雖然各種各樣不同的粒子都可以充當(dāng)冰核，但是細(xì)菌微粒最為活躍，它們?cè)诹阆?℃左右就能加速冰晶的形成。目前研究最為充分的生物冰核是一種名叫“丁香假單胞菌”的植物病菌。丁香假單胞菌具有的一個(gè)獨(dú)特基因，能對(duì)其外部膜中的蛋白質(zhì)進(jìn)行編碼，使其具有束縛水分子并將其排列在一起的功能。這種細(xì)菌提供了一種非常有效的冰核模板，可以大幅提高冰品形成的速度。

研究人員采用的氣溶膠云層仿真模型實(shí)驗(yàn)顯示，高濃度的生物內(nèi)核對(duì)冰晶的集中程度和尺寸大小、對(duì)流層中云層的覆蓋狀況以及地面的降水水平都有著直接的影響，此外還能遮擋住太陽(yáng)光，從而減弱太陽(yáng)對(duì)地球的輻射。

因此，科學(xué)家認(rèn)為細(xì)菌在多種天氣事件中起著重要作用，對(duì)地球水文循環(huán)和輻射平衡至關(guān)重要。

■發(fā)光的“環(huán)境監(jiān)測(cè)者”

發(fā)光細(xì)菌是天然存在，在正常生理?xiàng)l件下能夠發(fā)射可見熒光的細(xì)菌，由于形體微小，發(fā)出的光也極微弱，肉眼難以看見，但如果發(fā)光細(xì)菌在某種水體里生長(zhǎng)繁殖，成千上萬(wàn)地聚集在一起時(shí)，就會(huì)使這個(gè)水體發(fā)出一小點(diǎn)或一小片綠熒熒的熒光，在黑暗的環(huán)境中清晰可辨，其亮度有時(shí)甚至可以照亮周圍的物體。

發(fā)光細(xì)菌的微弱熒光是在有氧條件下通過細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)而產(chǎn)生的。當(dāng)細(xì)胞活性升高，處于積極分裂狀態(tài)時(shí)發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。發(fā)光細(xì)菌在毒物作用下，細(xì)胞活性會(huì)下降，導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度降低。實(shí)驗(yàn)顯示，毒物濃度與菌體發(fā)光強(qiáng)度呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，可以根據(jù)發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度判斷毒物毒性大小，用發(fā)光度表征毒物所在環(huán)境的毒性。

改進(jìn)了的發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)方法是將發(fā)光細(xì)菌制成凍干粉保存起來，使用前僅需加入復(fù)蘇液，幾分鐘之后凍干粉恢復(fù)活力，就可立即用于毒性檢測(cè)了。

應(yīng)用發(fā)光細(xì)菌法來檢測(cè)污染物毒性，特別是液體樣品毒性，不僅具有快速、靈敏、耗資少、容易操作等優(yōu)點(diǎn)，而且能對(duì)“生物毒性”進(jìn)行判斷，了解其對(duì)該水區(qū)域及附近地區(qū)生存的生物和人民群眾的身體健康所造成的影響，而通常采用的以物理儀器及化學(xué)分析相結(jié)合的監(jiān)測(cè)方法在這方面是無(wú)能為力的。

因此，發(fā)光細(xì)菌法有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。作為一種新型生物毒性監(jiān)測(cè)技術(shù)，這種方法已經(jīng)在2010年上海世博會(huì)飲用水安全檢測(cè)中發(fā)揮其作用，相關(guān)研究成果也已轉(zhuǎn)化投產(chǎn)，進(jìn)入市場(chǎng)。

發(fā)光細(xì)菌法還適用于大批量化合物和樣品的初篩，對(duì)控制環(huán)境的毒物污染和強(qiáng)化工業(yè)污染源的管理很有裨益，這一測(cè)試方法在今后的環(huán)境監(jiān)測(cè)中將發(fā)揮更大的作用。

■新細(xì)菌能有效降解漏油

去年，在英國(guó)石油公司的油井爆炸引發(fā)歷史上最為嚴(yán)重的漏油事故近3個(gè)月后，漏油井干7月份終于被成功堵上。當(dāng)時(shí)的調(diào)查結(jié)果是，在逾400萬(wàn)桶泄漏原油中，有74％已經(jīng)蒸發(fā)、被生物降解或通過機(jī)械手段收集。

其中的一個(gè)原因是，科學(xué)家在墨西哥灣發(fā)現(xiàn)了一種新型細(xì)菌，這種細(xì)菌在更深更冷的水中降解原油的速度快于預(yù)期。這種細(xì)菌存活于墨西哥灣水下一片相對(duì)而言研究尚未觸及的環(huán)境中，那里的水溫為5℃，該處壓力很大，通常含碳極少。科學(xué)家在去年5月份對(duì)水下1000米至1200米深處的漏油進(jìn)行了分析，提供了有關(guān)深海漏油區(qū)域的細(xì)菌活動(dòng)的第一份資料，認(rèn)為這種細(xì)菌不僅加快了原油的生物降解速度，而且不會(huì)耗盡水中的氧氣。研究結(jié)果顯示，通過天然的生物修復(fù)能力使漏油降解的巨大潛力存在于深海。

這些發(fā)現(xiàn)還表明，能降解原油的嗜冷(低溫)細(xì)菌群以及相關(guān)的微生物群落在控制墨西哥灣深海殘油的最終命運(yùn)和影響方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

■一種可分解木質(zhì)素的細(xì)菌

英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種具有分解木頭和其他植物中的木質(zhì)素的能力的細(xì)菌，這有助于利用樹木枝干和農(nóng)作物收獲后剩下的莖稈來提煉生物燃料。

樹木枝干和許多植物的莖稈通常含大量難以分解的木質(zhì)素，因此利用它們來提煉生物燃料的效率要大打折扣。英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種紅球菌或許能幫助解決這一問題，因?yàn)樗芊置谝环N具有分解木質(zhì)素能力的酶。

事實(shí)上，以前人們也曾發(fā)現(xiàn)某些真菌也能分泌類似的酶，但最新的研究首次發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌能分泌這種酶。這種紅球菌比較容易培養(yǎng)，并且其基因組早已完成測(cè)序，可以方便地使用基因手段來改變這種細(xì)菌，從而利用它大規(guī)模生產(chǎn)分解木質(zhì)素的酶。

當(dāng)前，發(fā)展生物燃料的一個(gè)方向就是不與糧食生產(chǎn)沖突，而是利用廢棄的莖稈等提煉生物燃料。因此，這項(xiàng)研究成果可望用來在工業(yè)化程度上大規(guī)模分解木質(zhì)素，非常有助于生物燃料的發(fā)展。

讓細(xì)菌為我所用

■用細(xì)菌發(fā)電邁出了重要一步

英美兩國(guó)的科學(xué)家已經(jīng)首次精確地展示了細(xì)菌中運(yùn)送電荷的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，詳細(xì)揭示了細(xì)菌如何將電子由細(xì)胞內(nèi)推到細(xì)胞外的“細(xì)枝末節(jié)”。這項(xiàng)最新成果讓使用細(xì)菌來發(fā)電這種美好的愿望更加接近現(xiàn)實(shí)。

細(xì)菌內(nèi)部的多層蛋白質(zhì)就像細(xì)胞的有機(jī)輸電線一樣，使細(xì)菌內(nèi)部產(chǎn)生的電子被運(yùn)送到細(xì)胞表面。前年這些科學(xué)家曾展示過細(xì)菌在無(wú)氧環(huán)境下的生存機(jī)制：細(xì)菌生成的導(dǎo)線穿過細(xì)胞壁與礦物質(zhì)相連——這個(gè)過程被稱作“鐵呼吸”。而在最新的研究中，科學(xué)家使用x射線結(jié)晶學(xué)的方法揭示了一種依附干沙雷菌細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。細(xì)菌正是通過這些蛋白質(zhì)運(yùn)送電子的。這是一個(gè)令人激動(dòng)的結(jié)果，讓人們進(jìn)一步了解某些細(xì)菌是如何將電子從細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)送到細(xì)胞外壁的，對(duì)細(xì)菌發(fā)電將來發(fā)展成為一種可行的供電模式來說是關(guān)鍵一步。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)意味著，科學(xué)家們現(xiàn)在能著手研發(fā)合適的辦法，將細(xì)菌直接“拴到”電極上，用這種方法制造出高效的

細(xì)菌燃料電池，也稱為“生物電池”。這一進(jìn)展也可以加快微生物試劑和生物燃料電池的研發(fā)，前者可以清理有機(jī)污染或鈾污染，后者則利用人畜排泄物提供電力。

■解決細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的難題

前不久，加拿大科學(xué)家揭開了細(xì)菌免疫系統(tǒng)的秘密，這一發(fā)現(xiàn)有可能解決某些細(xì)菌對(duì)抗生素產(chǎn)生抗藥性的難題。

他們發(fā)現(xiàn)，選擇特定的外源DNA(脫氧核糖核酸)片段并將其嵌入到細(xì)菌基因組的特定區(qū)域，這些片段便可作為一種免疫因子，抵抗DNA裂解入侵。這種技術(shù)又被稱為CRISPR／Cas技術(shù)。

他們利用質(zhì)粒——種可與細(xì)菌進(jìn)行交換的DNA分子證明了這一機(jī)制。實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家將載有抗生素抗性基因的質(zhì)粒注入嗜熱鏈球菌中。其中一些細(xì)菌將含有抗性基因的DNA片段整合到了其基因組中。隨后的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)菌擁有了不再接受質(zhì)粒嵌入的特性，這表明這些細(xì)菌獲得了對(duì)抗性基因的免疫能力。這種現(xiàn)象也可以解釋，為什么一些細(xì)菌能夠發(fā)展出耐藥性，而其他的細(xì)菌不具有耐藥性。

CRISPR／Cas免疫機(jī)制還可以防止噬菌體污染。這一發(fā)現(xiàn)將對(duì)食品業(yè)、抗生素業(yè)及生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)十分有益，因?yàn)槭删w污染將大幅度增加這些行業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本。

■細(xì)菌可打造成探雷高手

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因地雷和未引爆炮彈造成的受傷人數(shù)多達(dá)2萬(wàn)人。為了解決這一難題，英國(guó)科學(xué)家對(duì)一種細(xì)菌進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種細(xì)菌能夠與埋入地下的地雷泄漏的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，發(fā)出綠光。因此，利用這種細(xì)菌可以探測(cè)到未被發(fā)現(xiàn)的地雷。

這種細(xì)菌可以被放入一種無(wú)色溶液中，而后將溶液噴到地面上。如果地面上出現(xiàn)綠色斑點(diǎn)，就說明地下埋有地雷。

這種細(xì)菌培育費(fèi)用低廉，可以利用空氣傳播的方式被部署到可能埋有地雷的區(qū)域，探測(cè)結(jié)果幾小時(shí)內(nèi)便可以獲得。向細(xì)菌學(xué)習(xí)“理性決策”

博弈論作為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、政治、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域乃至賭場(chǎng)。人們?cè)噲D通過衡量別人的選擇，來做出自己的決定。但是，博弈論目前尚不能解釋細(xì)菌的自然決策能力。以色列科學(xué)家最近的研究結(jié)果表明，雖然細(xì)菌的決策十分簡(jiǎn)單，但卻行之有效。

人類自認(rèn)為可以做出理性決策，但在冗余“噪音”的影響下，很難維持客觀。人類在決策時(shí)，不僅與其個(gè)人的認(rèn)知狀態(tài)有關(guān)，而且還會(huì)受到他人影響；而細(xì)菌則可以有效地控制這些“噪音”，作出有利于整體的抉擇。

細(xì)菌表面上看起來十分簡(jiǎn)單，但菌群的構(gòu)成卻十分復(fù)雜。在這樣的環(huán)境中，它們必須具備評(píng)估周圍嘈雜和緊張環(huán)境的能力，過濾出什么條件生死攸關(guān)、什么條件無(wú)足輕重，并最終作出有利于整個(gè)菌群生存的決策。例如，細(xì)菌對(duì)饑餓或中毒的反應(yīng)是，一部分細(xì)菌會(huì)形成孢子，將DNA(脫氧核糖核酸)封閉起來，母細(xì)胞死亡，確保整個(gè)菌群的生存。一旦威脅消除，孢子萌發(fā)，菌群重新生長(zhǎng)繁殖。在此過程中，細(xì)菌還要選擇是否進(jìn)入一種“競(jìng)爭(zhēng)”狀態(tài)，即通過改變細(xì)胞膜以更容易吸收來自鄰近其他死亡細(xì)胞的物質(zhì)。如此一來，在生存壓力消失后，這些細(xì)菌可以更快地恢復(fù)正常生活。科學(xué)家認(rèn)為，這是一個(gè)艱難的選擇，甚至可以說是一場(chǎng)賭博，因?yàn)橹挥挟?dāng)其它細(xì)菌進(jìn)入到孢子休眠狀態(tài)時(shí)，形勢(shì)才對(duì)進(jìn)入到“競(jìng)爭(zhēng)”狀態(tài)的細(xì)菌有利。

觀測(cè)顯示，只有約10％的細(xì)菌進(jìn)入到“競(jìng)爭(zhēng)”狀態(tài)，為什么不是所有的細(xì)菌同時(shí)進(jìn)入到“競(jìng)爭(zhēng)”狀態(tài)呢?這是因?yàn)樗鼈儾粫?huì)向自己的同伴隱瞞自己的意圖，也不會(huì)說謊或推諉，它們之間可通過發(fā)送化學(xué)信息來傳遞個(gè)體的意圖。個(gè)體細(xì)菌根據(jù)所面對(duì)的生存壓力、同伴的處境、有多少細(xì)胞處于休眠狀態(tài)以及有多少細(xì)胞處于“競(jìng)爭(zhēng)”狀態(tài)，來仔細(xì)權(quán)衡，最終決定個(gè)體的狀態(tài)。

人類在很多時(shí)候都面臨著類似的處境。比如，在流感季節(jié)是否選擇接種疫苗就面臨著類似的情況：你是冒著承擔(dān)副作用的風(fēng)險(xiǎn)來接種，還是相信你周圍其他人會(huì)接種疫苗，或者你愿意承擔(dān)可能患病的風(fēng)險(xiǎn)，以避免接種疫苗的副作用。政治家也是如此，在諸如國(guó)家債務(wù)是否會(huì)損害社會(huì)的整體利益等等關(guān)鍵問題上同樣面臨抉擇。

科學(xué)家認(rèn)為，決策過程中很難避免周圍環(huán)境中存在“噪音”，但人類可以像細(xì)菌一樣，利用這些信息來制定行動(dòng)計(jì)劃。雖然細(xì)菌都是個(gè)體反應(yīng)，但它們之間同樣有協(xié)調(diào)互動(dòng)。重要的是最終做出的選擇不僅能使個(gè)體受益，也要讓整體獲益。社會(huì)需要約束，對(duì)于個(gè)體需要設(shè)置一些界限，而不能只是損人利己。如果要想立于不敗之地，把握勝機(jī)，人類可能還需要向細(xì)菌學(xué)習(xí)。如果人類能夠理解細(xì)菌在緊張和危險(xiǎn)條件下的反應(yīng)方式，不僅可以提高處理日常生活的能力，甚至還可以影響到政治決策。

雖然科學(xué)家對(duì)很多細(xì)菌的了解甚至已經(jīng)超過了對(duì)我們自己的了解，但迄今為止，面對(duì)復(fù)雜的各種細(xì)菌，哪些是有益的，哪些是有害的，人類還沒有完全弄清楚。隨著新型菌株和致命疫情的產(chǎn)生，人們需要開展更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)領(lǐng)域的深入研究依然存在挑戰(zhàn)。

今年6月，第一屆地球環(huán)境微生物計(jì)劃(EMP)會(huì)議在深圳召開。會(huì)上，來自各國(guó)的專家學(xué)者相互分享了微生物學(xué)在生態(tài)、健康、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中最新的學(xué)術(shù)成果以及微生物基因組學(xué)的應(yīng)用。世界各國(guó)科學(xué)家將攜手全方位分析全球范圍內(nèi)細(xì)菌群落的多樣性及功能，將對(duì)全球典型的環(huán)境樣本進(jìn)行宏基因組測(cè)序，其中包括土壤、海洋、空氣、淡水生態(tài)系統(tǒng)等整個(gè)地球表面的絕大多數(shù)的細(xì)菌群落。我國(guó)科學(xué)家也將通過資源整合、創(chuàng)新的合作機(jī)制，提高我國(guó)在細(xì)菌研究應(yīng)用領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)水平。