陌生專業(yè)里橫沖直撞嘗試聽(tīng)懂微生物語(yǔ)言

左袁袁

當(dāng)初選擇跨專業(yè)，我就是想嘗試看看能否碰撞出不同的火花，而這個(gè)前提，是必須對(duì)新專業(yè)有全面深入的認(rèn)識(shí)。

從零開(kāi)始認(rèn)識(shí)一個(gè)近乎全新的領(lǐng)域，這個(gè)過(guò)程不算輕松，在寫(xiě)這篇文章的前一天，我的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)經(jīng)歷了近兩個(gè)月的失敗。每天早上五點(diǎn)起來(lái)，我便奔向?qū)嶒?yàn)室，查閱文獻(xiàn)，向課題組的同事討教，遺憾的是大家都分析不出失敗的原因，于是，我只好借鑒文獻(xiàn)中他人的經(jīng)驗(yàn)，一次次修改實(shí)驗(yàn)方案，昨天實(shí)驗(yàn)終于有了結(jié)果。長(zhǎng)時(shí)間在黑暗中穿行的人，才更能明白曙光的意義。

我慶幸自己選擇了跨專業(yè)，也享受那種在陌生領(lǐng)域里“橫沖直撞”的感覺(jué)，感受著新的專業(yè)知識(shí)帶來(lái)的驚喜，胡適先生有一句話特別符合我的心境：“怕什么真理無(wú)窮，進(jìn)一寸有一寸的歡喜?！彪S著我對(duì)微生物的了解，這樣的歡喜越來(lái)越多。

初入微生物領(lǐng)域，驚喜

與植物化學(xué)研究相比，微生物研究是滯后的。我們國(guó)家很早就將植物入藥，前人積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，一本本醫(yī)書(shū)古籍上，記載了種種草藥的性味歸經(jīng)和功效。后人則在此基礎(chǔ)上，尋找其發(fā)揮某種療效的主要活性成分，將這一種或一類具有很強(qiáng)活性的化合物進(jìn)行分離純化后，進(jìn)一步做體外或者體內(nèi)的活性藥理實(shí)驗(yàn)。更深入的則會(huì)研究該化合物在體內(nèi)是如何發(fā)揮作用的，將其研究徹底。

微生物研究起步晚，是因?yàn)樵诹形幕⒖税l(fā)明顯微鏡之前，沒(méi)有人知道原來(lái)我們身邊還有很多肉眼看不到的生命，并且無(wú)處不在，種類繁多、數(shù)量龐大。后來(lái)又有了基因測(cè)序技術(shù)，微生物的DNA或者RNA的堿基排列情況就非常明了了。如今又有了相關(guān)軟件，通過(guò)分析微生物的遺傳物質(zhì)堿基排列，就可以預(yù)測(cè)出微生物可能合成的化合物。

通過(guò)近半年的了解，我發(fā)現(xiàn)相對(duì)植物研究來(lái)說(shuō)，微生物研究有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

植物的生長(zhǎng)周期不會(huì)太短，周期長(zhǎng)的有好幾年，植物才能長(zhǎng)成并適用于科學(xué)研究，短的也得幾個(gè)月。讀碩士時(shí)我研究的植物，老師每年都得在六七月就開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)，因?yàn)橹胁菟幹v究采收季節(jié)，某一個(gè)時(shí)節(jié)的某種植物，其體內(nèi)積累的有效活性成分比較高，在這個(gè)時(shí)節(jié)采收更有利于研究。我本科研究的植物，早春還未發(fā)芽，因此別人都開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我只能看文獻(xiàn)。和同學(xué)聊天，對(duì)方問(wèn)：“你的實(shí)驗(yàn)做得怎么樣了？”我只能回一句：“沒(méi)開(kāi)始呢，研究對(duì)象都還沒(méi)長(zhǎng)出來(lái)。”

微生物則不一樣，如今我經(jīng)常用到的大腸桿菌，只要加入合適的培養(yǎng)基，在適宜的溫度下進(jìn)行培養(yǎng)，大約半個(gè)小時(shí)就會(huì)分裂出下一代。只要將培養(yǎng)瓶放到搖床上搖一個(gè)晚上，第二天就能收集到很多大腸桿菌，足夠用于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于微生物合成的化合物，一般培養(yǎng)三天，所收集到的化合物就足夠用于科研分析了。

細(xì)菌固體培養(yǎng)基培養(yǎng)

待檢測(cè)樣品

細(xì)菌次級(jí)代謝產(chǎn)物

微生物研究的另一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)，就是微生物的遺傳信息相對(duì)于植物或者人類來(lái)說(shuō)太少了。

基因龐大帶來(lái)的好處就是某個(gè)基因的突變帶來(lái)的影響很小，甚至可能壓根就沒(méi)有影響。像金銀花，醫(yī)書(shū)中記載它有清熱解毒的作用，多年之后，我們依然能對(duì)現(xiàn)在栽培的金銀花進(jìn)行研究，因?yàn)槠浒l(fā)揮主要作用的成分肯定還在。

微生物就不一樣了，它們有些只有一條DNA或RNA作為遺傳物質(zhì)，在這上面發(fā)生堿基的突變，可能會(huì)導(dǎo)致微生物合成的化合物種類發(fā)生改變，甚至可能對(duì)環(huán)境做出一系列反應(yīng)。“細(xì)菌耐藥性”我們非常熟悉，科研人員在努力尋找各種抗生素，去應(yīng)對(duì)各種由細(xì)菌引起的疾病，但是用過(guò)一段時(shí)間之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)效果沒(méi)有一開(kāi)始那么好，再進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)原來(lái)細(xì)菌出現(xiàn)了耐藥性，這是因?yàn)樗鼈兊倪z傳信息真的太少了，很容易就能對(duì)環(huán)境作出改變。當(dāng)我們使用抗生素時(shí)，其實(shí)是在人為參與，對(duì)細(xì)菌進(jìn)行了“適者生存”的選擇，那些剛好發(fā)生突變產(chǎn)生了耐藥性的細(xì)菌，被選擇了下來(lái)。

比對(duì)植物和微生物，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)植物更穩(wěn)定且保守。假設(shè)先人發(fā)現(xiàn)某種微生物可入藥，那么多年后，也許這種微生物已經(jīng)找不到蹤跡了，也許還存在，但它們體內(nèi)的遺傳信息早就發(fā)生了變化，已經(jīng)不能合成早前可治療某種疾病的活性成分了。

微生物的這種快速變化是一把雙刃劍，讓我們又愛(ài)又恨。比如它會(huì)讓細(xì)菌產(chǎn)生我們不喜歡的耐藥性，但在有些方面，它卻讓細(xì)菌給我們帶來(lái)驚喜。有科學(xué)家專門(mén)對(duì)垃圾場(chǎng)中廢棄塑料袋周邊的微生物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有一種新的微生物，它進(jìn)化出了一項(xiàng)新技能，它能將塑料袋作為能量來(lái)源。

目前對(duì)微生物初步的認(rèn)識(shí)，讓我產(chǎn)生了很多新奇的甚至有些天馬行空的想法，開(kāi)闊了我的研究思路，是我跨專業(yè)的初步歡喜。

讀懂微生物的語(yǔ)言

人類有非常成熟的語(yǔ)言系統(tǒng)，動(dòng)物也會(huì)發(fā)出各種聲音用于信息的傳遞，跨專業(yè)后我才發(fā)現(xiàn)，其實(shí)微生物也有自己的語(yǔ)言。如何讀懂它們的語(yǔ)言，是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但一旦讀懂了，就會(huì)給人類帶來(lái)不可估量的益處。

我目前研究的細(xì)菌，它產(chǎn)生的很多化合物里，有一些叫信號(hào)分子，這是細(xì)菌用于信息傳遞和交流的物質(zhì)。細(xì)菌通過(guò)釋放或者接收這些信號(hào)分子，完成它們的各項(xiàng)生命活動(dòng)。

前幾天，我聽(tīng)了一個(gè)納米物理學(xué)博士作的一個(gè)關(guān)于人體內(nèi)細(xì)菌的語(yǔ)言的報(bào)告。日常生病了，我們總是在出現(xiàn)一些不舒服的癥狀之后，才會(huì)去醫(yī)院進(jìn)行檢查，然后或打針或吃藥以恢復(fù)健康。但有些疾病，是有遺傳性的，我們可以進(jìn)行預(yù)測(cè)。但是如今的監(jiān)測(cè)手段，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，還是相對(duì)滯后的，也就是當(dāng)醫(yī)學(xué)檢測(cè)到該種疾病的時(shí)候，其實(shí)已經(jīng)有點(diǎn)嚴(yán)重了，尤其一些來(lái)勢(shì)洶洶的癌癥，給醫(yī)生和病人的時(shí)間不多。

這個(gè)納米物理學(xué)博士在介紹自己的研究時(shí)提到，她在醫(yī)院里對(duì)一名有遺傳病史的病人進(jìn)行研究，監(jiān)控病人體內(nèi)的化合物種類以及含量變化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)后，她發(fā)現(xiàn)該病人體內(nèi)某種化學(xué)物質(zhì)含量逐漸上升，但是醫(yī)生在做檢查的時(shí)候，沒(méi)發(fā)現(xiàn)病人的身體有任何異常。

又過(guò)了幾個(gè)月，被監(jiān)測(cè)的化合物含量不斷升高，病人肺部出現(xiàn)纖維狀，而在該博士結(jié)束博士研究后不久，病人不幸去世了。該博士解釋說(shuō)，體內(nèi)的微生物不會(huì)閑著，它們?cè)诓煌５亍罢f(shuō)話”，通過(guò)信號(hào)分子交換各種信息，它們會(huì)在合適的時(shí)機(jī)大量繁殖，“建立自己的軍隊(duì)”，并在某一時(shí)刻，對(duì)人的身體發(fā)起進(jìn)攻。如果我們能發(fā)現(xiàn)它們用于交換信息的物質(zhì)，同時(shí)能監(jiān)測(cè)這些物質(zhì)的含量變化，就能在微生物攻擊人體之前進(jìn)行防御。當(dāng)然這樣的研究還有很長(zhǎng)的路要走，需要大量的科學(xué)家去探索。

通過(guò)查閱文獻(xiàn)，我了解到一些植物在受到害蟲(chóng)侵襲時(shí)，會(huì)釋放化學(xué)物質(zhì)作為求救信號(hào)。這些化學(xué)物質(zhì)在植物體內(nèi)是怎樣合成的，將來(lái)龍去脈了解清楚后，是否可以對(duì)植物表達(dá)有效成分進(jìn)行調(diào)控，在分子水平的基礎(chǔ)上，去提高植物對(duì)有效化學(xué)成分的合成，這也是我了解了微生物相關(guān)知識(shí)之后才開(kāi)始的思考。

對(duì)微生物領(lǐng)域的學(xué)習(xí)還在進(jìn)行中，以后還會(huì)遇到各種各樣的挫折，但是對(duì)于不同領(lǐng)域的認(rèn)知，確實(shí)能有效地拓寬我的視野，給我?guī)?lái)全新的思考，期待接下來(lái)的博士課題研究會(huì)再有新的發(fā)現(xiàn)與驚喜。

責(zé)任編輯：徐玲玲