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从大气、云雾、动植物到温泉、沙漠、化粪池，都专家在研究那个舞台上细菌主角的故事，可是没有一个人胆敢说自己有能耐追踪细菌在这么多各领域留下的“风流韵事”。想想过去这年常常在美国国家科学院期刊PNAS上看到有趣的细菌事迹，我决定重新认真检查今年出现在上头的研究。在读了符合初选条件的998篇论文标题后，选出了自己觉得最好玩的10篇故事，推荐给各位朋友们。过去这一年里我经常是对着这类研究报告进入梦乡，新的一年睡不着的时候或许它们还可以派上用场。
大睡袋优雅滑行
过年一定要睡到饱，最好是拿个大睡袋把自己从头到脚封起来，谁都不可以来吵。说到这，你有没有玩过把自己封在睡袋里，然后再试着往前进？你一定得伸出手往外挤，从外面看就是睡袋肿了个包，不过光靠这突起来的包，睡袋怪兽还是可以往前慢慢移动的。
现在要讲的这篇研究解开了困惑学界数十年的大谜团。Myxobacteria这类细菌会移动，可怎么移动的一直没人能解答。细菌的运动要靠鞭毛，可是这些细菌根本没有这构造。如果把它们放到光学显微镜底下观察，会看见这细菌轻轻滑过玻片表面，好像啥也不用做就能保持前进，优雅得很，也因此得到了“滑走细菌(gliding bacteria)”的称号。
这篇研究里发现这群细菌的细胞里有很多个AglR蛋白。这些蛋白在细胞膜底下沿着轨道运行，从细胞外面看像是小突起划着螺纹轨迹移动，帮助这只细菌在固体表面前进，就像睡袋里的你可以持续缓慢优雅地向床尾前进一样。不过如果你要做这个实验，请注意摔下床时不要以头着地。
图出自原研究。
长尾巴的好处
很多细菌随着水四处迁徙，直到找到不错的地方待下来，开始定居生活。住下来的细菌为了保护自己，会用大量多醣类在细胞外堆出惊人的城堡，叫做生物膜(biofilm)。我们经常发现浴室物品表面滑滑的，就是借住在你家浴室的细菌的生物膜公寓。浴缸上的生物膜拿块菜瓜布就解决了，可如果这生物膜出现在海底管线或医疗管线中，那就是大问题了。所以很多人都在想办法阻止细菌黏上这些设备。要阻止细菌附着，用抗生素是个方法，但不是每个状况都能用，而且效果通常没那么好。
这篇研究里作者发现有花纹的平面，受测的大肠杆菌比较不容易附着。不过，只在测试的两小时内效果显著，一旦时间拉长，在花纹面上的细菌附着的比在光滑面上附着的还要多。这很像龟兔赛跑里强弱互换的情节。原来一开始有花纹的平面在纹路沟槽里会抓住小气泡，与水相斥，所以细菌比较容易黏在光滑面上。接着细菌分泌某些物质增加亲水性，让自己可以贴在这些平面上。这时两种平面就该打成平手，一样好黏。随后，神奇的事发生了，研究人员发现受测的细菌会把鞭毛卡进沟槽里增加附着的面积，这样就抓得更牢了。原本以为花纹面可以阻挡细菌附着的，没想到反而有反效果耶。这次这场比赛是人输了，我们期待下一回合吧！
图出自原研究。
噬菌体：免疫系统最前线？
想要对付敌手的进攻，把它怕的东西抓来守大门就对了。这篇研究讲的就是这一个道理，可是它却发生在一个我完全没想到情境上。这实在是个太大胆的推论，忍不住要跟大家分享。
故事起因于一群海洋病毒学家发现的一个现象：在海洋动物的黏液里，有大量的噬菌体的基因。进一步比对发现从海葵多毛类到鱼类人类都有这个现象。他们回实验室用能分泌黏液的人类细胞株进行测试，发现这些细胞果然可以留住比较多的T4噬菌体。
为什么呢？动物的黏液被认为只要用来对付外界微生物的屏障，为什么和猎杀细菌的噬菌体有关？难道这样可以用来对抗细菌的进攻吗？他们在这些能分泌黏液的细胞上先加T4噬菌体附着在黏液里，再加入大肠杆菌，结果发现因为噬菌体的关系，成功留在动物细胞上的细菌数量显著变少。
这群研究人员证实了噬菌体可以利用外鞘蛋白里hoc基因产物里的类抗体区段(Ig-like domain)来和人类黏液蛋白(mucin)结合。接着他们遍寻前人的基因数据库，发现类抗体区段的基因真的在各种黏液样本里出现的机率比较高。这下假设清楚了：动物黏液里有大量黏液蛋白，而噬菌体的外鞘上有类抗体区段可以和黏液蛋白结合而被拉住。噬菌体长得像登月小艇，外鞘蛋白里包着DNA，用尾部感染细菌。黏液拉住了噬菌体的头，把尾部朝向外面的敌人。如果有细菌胆敢进攻，一定会先接触到噬菌体的尾部而被攻击。虽然这个假设还有一些不确定的地方(请看这篇解析)，不过看起来是个相当可行的假设。我们动物是不是利用黏液来收编噬菌体，当做免疫系统的佣兵呢？
图出自 J. R. Meyer 解析文。
静静听，偷偷用
沙门氏杆菌在人类造成伤寒或肠胃炎，经由受到粪便污染的食物进入人体，是典型的病从口入型小恶魔。最近几年这群细菌的神奇本领一项一项被发现，这篇研究谈的就是其中的一种。
过去研究里知道大肠杆菌会制造吲哚(indole)，而且对大肠杆菌来说, 吲哚是个警告讯息, 细菌在侦测到附近有吲哚时会提高警戒, 其中一项改变是制造并启动外送帮浦蛋白来对付抗生素。在细菌族群里如果有一只细菌发现附近有抗生素出现, 便会快速释出吲哚，警告其它同伴们赶快应变，就像群居的土拨鼠会用叫声告诉同伴敌人来了快躲起来一样(有兴趣的人可以试试这个连结)。
不过沙门氏杆菌没有制造吲哚的能力，演不出一场感人的舍己救人的好戏。它的手段更高明：偷听人家的就好了。当有抗生素出现在动物肠道里的时候，在地居民大肠杆菌会发挥守望相助的精神警告同伴，大家赶快启动保命机制。而沙门氏杆菌是外地来的坏人，学会了大肠杆菌的化学语言，只要听到大肠杆菌在警戒了，自己也赶快武装起来。肠道里是一定会有大肠杆菌的，所以沙门氏杆菌可以放心地把命交在这些在地居民的身上。
图出自原研究。
是不是朋友？让我多闻一下
你一定有过类似的经验，人有味道，有些人的气味就是会让你特别坐立难安(想要扑上去)，有些气味就让你觉得不喜欢想逃避。
接下来介绍的这篇就是有关气味的研究。这是个后续研究。这群学者在 2012 年发表了第一集(过去谈过这篇啦，我要买一瓶魅力倍增菌！)，现在收集了更多证据回来发表了第二集。这群作者在 2012 年时证实一个学界猜想很久但苦无直接证据的假说。哺乳类动物可以利用气味来辨识族群，但是同一个物种的动物，如何能制造出这种随族群，甚至随个体而改变的独特气味？答案是，靠身上的细菌，把皮肤分泌的油脂发酵代谢成短链脂肪酸。每个人、每只动物皮肤上带的细菌组成不一样，而这个差异可能就决定了短链脂肪酸的组成。这些短链脂肪酸是会挥发的，于是变成了动物可以用嗅觉辨别的气味。同一族群的个体生活在一起，彼此间接触机会多，身上带的细菌组成比较像，就会带有比较熟悉的气味。
他们在 2012 年证实四群在肯尼亚的斑点鬣狗(spotted hyena)在气味腺各自有自己族群独特的细组成。这次他们带来更清楚的证据来支持这个“发酵气味假说”。这次研究包括一群 斑点鬣狗和两群条纹鬣狗(striped hyena)。结果发现三群鬣狗在气味腺的细菌组成不相同，斑点鬣狗和条纹鬣狗差异很大。他们同时也看短链脂肪酸的组成差异，发现趋势跟菌相组成相近。在同一族群里的个体也会因为性别、年纪及生殖周期而有菌相及短链脂肪酸组成上的明显差异。这个研究进一步证明了哺乳类的确有利用细菌创造各门派独特气味的能力。“友多闻”要有新定义了，下次认识新朋友时，记得要多闻一下。
斑点鬣狗。图片来源于网络。
文章转载自PanSci，部分文字有改动。
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参考文献
- Nan B, Bandaria JN, Moghtaderi A, Sun IH, Yildiz A, Zusman DR. Flagella stator homologs function as motors for myxobacterial gliding motility by moving in helical trajectories. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Apr 16;110(16):E1508-13. doi: 10.1073/pnas.1219982110.
- Friedlander RS, Vlamakis H, Kim P, Khan M, Kolter R, Aizenberg J. Bacterial flagella explore microscale hummocks and hollows to increase adhesion. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Apr 2;110(14):5624-9. doi: 10.1073/pnas.1219662110.
- Barr JJ, Auro R, Furlan M, Whiteson KL, Erb ML, Pogliano J, Stotland A, Wolkowicz R, Cutting AS, Doran KS, Salamon P, Youle M, Rohwer F. Bacteriophage adhering to mucus provide a non-host-derived immunity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jun 25;110(26):10771-6. doi: 10.1073/pnas.1305923110.
- Vega NM, Allison KR, Samuels AN, Klempner MS, Collins JJ. Salmonella typhimurium intercepts Escherichia coli signaling to enhance antibiotic tolerance. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Aug 27;110(35):14420-5. doi: 10.1073/pnas.1308085110.
- Theis KR, Venkataraman A, Dycus JA, Koonter KD, Schmitt-Matzen EN, Wagner AP, Holekamp KE, Schmidt TM. Symbiotic bacteria appear to mediate hyena social odors. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Dec 3;110(49):19832-7. doi: 10.1073/pnas.1306477110.
