細菌的悄悄話-科學人雜誌
教科書之外

細菌的悄悄話

2021-12-01 文、插畫/陳文盛
要成為好講者的法則只有一條:學習聆聽。
—莫利(Christopher Morley,美國作家)


日本料理有一道是我很愛吃的螢光烏賊。這些小烏賊來自日本富士灣,大部份時間生活在深海中,只有每年3~6月,才集體漂游到淺海產卵。夜間牠們發出的螢光讓漁民很容易打撈。


螢光烏賊發出的螢光來自共生的費氏弧菌(Vibrio fischeri)。這些細菌聚集在烏賊體內的小發光體中,濃度高達每毫升1010個。細菌胞內的冷光素酶(luciferase)利用三磷酸腺苷(ATP)催化反應,激發螢光,透過發光體的晶體,往海底方向投射。有人認為烏賊在夜晚從沙中出來覓食時,螢光會模擬灑在海面的月光,可以逃避下方敵人的注意;我覺得螢光也可能幫助烏賊在黑暗中相認。


剛孵化的小烏賊,體內沒有費氏弧菌,要從海水吸取細菌到體內。海水中含有成熟烏賊所排出,低濃度的弧菌。成熟烏賊每天早上排出大約95%的弧菌,到中午體內的弧菌大致恢復原來的濃度。而小烏賊體內和海水中的弧菌濃度都很低,不會發螢光;因為弧菌要繁殖到高濃度後,才會製造冷光素酶。依據族群密度採取特定反應的「數量感應」(quorum sensing,又稱群聚感應),是社會動物常展現的本能,就如同野狼面對強大獵物時,通常會聚集到相當數量後才發動攻擊;同伴少就不行動。


費氏弧菌不像野狼能依賴視聽嗅覺感應同伴的存在,它們依賴自體誘導物N–醯基高絲胺酸內酯類(AHL)。AHL在細菌胞內合成,可分泌到胞外;烏賊發光體的弧菌密度高,弧菌胞外的AHL濃度也高,有利於AHL回流到弧菌胞內,胞內的AHL累積到一定濃度時,就激發冷光素 酶的合成。弧菌密度低時,胞內無法累積AHL,就不產生冷光素酶。這協調團體行為的數量感應把戲,很多細菌都會玩。例如霍亂弧菌(Vibrio cholerae)會製造一種3,5–二甲基吡唑3–醇(DPO)的自體誘導物,在個體間進出。族群密度高到一個程度,DPO累積到一定濃度,就啟動特定基因來合成致病的病原性因子與生物膜。這些細菌產生的自體誘導物就好像是「體味」,同伴們互相嗅聞。有趣的是這些「體味」也會被狡猾的噬菌體偷聞......


更多文章
活動推薦更多
追蹤科學人