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    微生物之间似乎可以相互交谈和合作。一位女科学家不仅能听懂它们的话,而且还能翻译呢。
    一大早,就见Bonnie L.Bassler正快步走在普林斯顿大学的校园里,飞舞的亮紫色外套,飘扬的褐色卷发,还有爽朗的笑声。她刚从每天清晨6:15开始、由她辅导的有氧舞蹈课归来。她强调说:“我5:42准时起床,一分不早,一分不晚。”她谈论事情总是这样精力充沛。当话题转到她的工作上时,她更是不可思议地神彩飞扬。她笑着说:“我天生闲不下来,会忙到让人看不清身影。”
    41岁的Bassle是分子生物教授,2002年麦克阿瑟基金会“天才奖”得主,偶尔客串的演员、舞者和歌手。她研究细菌以及同种和异种细菌之间的沟通。细菌间的沟通现象被称为“群体感应(quorum sensing)”,这是一门年轻的科学。直到不久前,还没有人认为细菌可以相互交谈,遑论它们因此而改变行为;而Bassler便是让这一领域快速起飞的推手。目前,她已经破解了细菌的某些“方言”,亦即不同物种所采用的遗传和分子机制。不过,她最著名的研究,还是鉴定出了可能所有细菌物种都共有的通用语,她开玩笑地称之为“细菌世界语”。
    顾名思义,群体感应就是细菌判定其邻近有多少同类的方法。如果“菌”多势众,它们就会开始做正事或者捣蛋。例如,乌贼体内的数百万生物发光菌,可以决定同时发出荧光,使乌贼通体发亮,分散捕食者的注意力从而逃命。又如沙门氏菌,可能要等到集结成群后,才释放毒素致使其宿主患病;倘若细菌是侠客般的单打独斗而非军队似的集体作战,那么免疫系统会很容易地将它们清除掉。此外,研究者已经发现,细菌会应用群体感应来形成覆盖牙齿或侵蚀船壳的粘性生物膜,以及调节繁殖和孢子的形成。
    如果这一理论成立的话,其意义是巨大的。群体感应为研究进化提供了一条途径:或许早期的细菌是在彼此沟通后,根据不同的功能而加以组织,最后形成复杂的生命体。在实用方面,群体感应则为医学提供了一个策略:破坏致病细菌(例如对抗生素具有耐药性的肠球菌)的通信系统,或许它们就无法组织起有效的攻击。按Bassler的说法是:“你可以把它们变聋,也可以把它们弄哑。”
    1960年代后期,对于群体感应的研究已经开始。当时两位科学家(J.Woodland Hastings和Kenneth H.Nealson)发现Vibrio fischeri这种海洋细菌,在达到临界数量后会发光,而在细菌数量不足时就保持黯淡。两位研究者推断,细菌释放了一种他们称之为自诱导物(autoinducer)的信号,正如美国著名儿童文学作家苏斯博士(Dr.Seuss)的童话中,胖象霍顿(Horton)的尘斑喊着:“我们在这儿!我们在这儿!我们在这儿!我们在这儿!”当合起来的杂音足够大时,整个群体就会发亮。1983年,美国加州Agouron研究所的R.Silverman和一位同事鉴定出了V.fischeri的自诱导物及其受体的基因。
    1990年,Bassler在美国约翰-霍普金斯大学获得博士学位后,开始追随Silveman一道工作。她决定研究另一种发光的海洋细菌V.harveyi,以确认它的信号系统是否与V.fischeri的相类似。她从制造突变细菌入手,破坏这个基因,改变那个基因,看看能不能伤到让细菌整体发光的基因。她自嘲地说:“你关掉屋子里的灯,然后找那些本该发亮却无光,或本该黯淡却发光的菌落。这是连白痴也会的遗传学。”最后Bassler找到了V.harveyi的自诱导物及其受体的基因。
    同时,她还发现了一个令人惊奇的现象:如果同时破坏掉自诱导物和其受体的基因,再将改变后的V.harveyi放入不同菌种的混合种群中,V.harveyi还是会发光。Bassler指出:“因此我知道,还存在第二种机制;而因为细菌的基因组没有多余的空间可浪费,所以第二种机制一定是为不同目的而存在的。”外来细菌释放了某种V.harveyi能感应的物质。Bassler称这种物质为自诱导物质2号(AI-2)。1994年,当群体感应领域蓬勃发展之际,Bassler搬到了普林斯顿。后来,她和其他人证实,是群体感应启动霍乱弧菌之类的细菌释放毒素,并且还发现,测试过的每一种细菌都有其独特的自诱导物,用来与同类沟通。革兰氏阴性菌(如绿脓杆菌)会利用不同形式的酰化高丝胺酸内酯;革兰氏阳性菌(如金黄色葡葡萄球菌)则利用胜肽。
    此外,Bassler所观测的细菌,大部分也使用AI-2。她回忆说,在1997年之前,“我们就看得出所有检查过的细菌都会制造这个分子,而不仅仅是那些奇怪的海洋细菌,于是我们产生了‘细菌具有区别异已能力’的想法。”对于Bassler来说,不同细菌能进行交谈是再合理不过的了。她说:“每天早上,你的牙齿上都有600种不同的细菌,每一次它们都保持一模一样的结构:这家伙旁边固定是这种细菌,更旁边则是那一种。细菌不可能只认识‘自己人’,它一定还认识‘外人’。”
    Bassler和她的学生开始纯化和鉴定AI-2。经过博士后研究员Stephan Schauder、结晶学家Frederick M.Hughson和陈新的努力,他们终于成功了。AI-2是一种不寻常的化合物质,是一种中央有一个硼离子的糖分子。Bassler惊叹道:“这个分子的神奇之处,在于它是第一个利用硼而有生物功能的分子,第一个!”
    目前,Bassler和同事们正试图确定AI-2是独立传递信号,还是会与其他分子结合来形成稍有变异的“语言”。如果是后者,那就不算是世界语了。美国纽约大学微生物学家Richard P.Novick评论道:“她的研究非常卓越,但目前对于AI-2的来源和原因仍有争议,它在不同系统下所扮演的角色也还没有完全搞清楚。”
    一些科学家也担心,除了Bassler的发现之外,其他的群体感应观点可能被过度诠释了。美国康奈尔大学的微生物学家C.Winans质疑道:“细菌是真的想交谈?还是只是意外?现在大家接受的看法是,这些细菌想要彼此沟通,但这想法可能太理想而不切实际吧。”
    Bassler的朋友也是昔日的老师Silverman,形容她“具有强烈意志”、“寻求真理”且“毫不妥协”,从她的干劲可看出,她一定会去倾听细菌的每一句话。不过她目前正把精力集中在探索AI-2上。她说:“我希望所有的细菌都使用AI-2,但可以肯定我一定错了;而我之所以这样希望,是因为如此一来要开发药物会比较容易,不是吗?”Bassler是几位与药厂合作开发新药的群体感应研究者之一。 1999年,她更与一位Agouron研究所的前同事成立了一家名为Quorex的公司。尽管目前她的参与有限,但她对这家公司找到全新的抗菌药物抱有信心。Bassler说:“这在过去会被认为是异端邪说,现在却成为10年前还不存在的惊人领域。”