新知｜人类和细菌到底谁的智商高？ 我想说：

细菌太厉害了，比人聪明很多，还有“联想力”

细菌的受体或者说细菌的智商是由什么决定的呢？人类的受体大部分是丝氨酸、苏氨酸或者酪氨酸激酶，细菌的智商绝大部分是由一种叫“双组分信号传导系统”的系统控制的。这个系统是世界上最简单的信号系统，因为就由两个蛋白组成。第一个蛋白叫组氨酸激酶，这种激酶往往挂在细胞膜上，所以它是跨膜蛋白。它就像辣椒素受体一样，可以感知到外界环境的刺激。感知到刺激以后，它就会把一个磷酸基团传递给细胞内的反应调节蛋白。而第二个蛋白控制细菌的行为，细菌就会做出适应性的反应。

如果要让研究生研究铁的浓度有多高，他需要使用原子吸收光谱这样的现代设备。对于细菌来说，也得靠受体，而且细菌比人聪明很多。为什么这么讲呢？人类都是从非洲走出来的，曾经吃个果子就可能吃饱，所以现代人的肠胃和代谢系统不能适配当前大鱼大肉的生活，很多人吃得越来越多，患上了肥胖症。

大家都知道，要研究组氨酸激酶的功能，一定要把这个蛋白在体外表达出来，在体外研究它的酶活性，这个过程就是生物化学的研究。可是，研究组氨酸激酶有两个很困难的地方：第一，它是一个跨膜蛋白，是有跨膜区的。如果你是一个博士研究生，导师跟你说：我分配一个有跨膜区蛋白的蛋白给你研究，我建议你马上就跑（笑）。为什么呢？难度太大。大部分情况下，表达蛋白的时候是要去除跨膜区的。可是对于一个受体而言，去除了跨膜区就意味着去除了信号感知的区域。我们经常说一个笑话，就像排演《王子复仇记》一样：哈姆雷特还留着，奥菲利亚被你弄走了。所以这是一个非常难的事情。

细菌，特别是病原细菌，在感染人的时候从来不是单打独斗，都是通过群体进行感染的。所以细菌一定要感知到底是自己“一个人”在战斗，还是“一伙人”在攻击寄主。我们实验室发现了一种叫RpfC的组氨酸激酶，能够感知细菌自身分泌的某种脂肪酸信号。这样细菌就能知道：现在是一大伙人在进攻人类，不要怕，冲吧！这是一个非常吓人的现象。

还有什么是细菌不能感知的？除了我所在的实验室，世界上很多研究细菌感知的实验室都揭示了一个非常普遍的真理：凡是人能感知的信号细菌都能感知，人感知不了的信号细菌还是能感知，包括各种各样的元素、化合物、生物大分子、水、湿度、温度、压力、触觉等。细菌太厉害了。

对于真核生物和多细胞生物来说，信号感知研究是值得拿诺贝尔奖的。其实，第一个免疫识别的受体并不是在动物身上发现的，而是在植物上找到的。1995年，美国加州大学戴维斯分校的植物学家Pamela Ronald在水稻里发现了一个叫XA21的免疫受体。这样的受体可以感知病原细菌，如此水稻就可以抗病。一年以后，法国科学家Jules Hoffman和美国科学家Bruce Beutler用果蝇和老鼠作为实验材料，发现了动物感知细菌内毒素的受体，他们二位获得了2011年的诺贝尔奖。很有意思的是，Beutler和刚才说到的Ronald是表兄妹。

大家都知道，对于细菌来说，人实际上是最好的一种培养基，唯一不好的地方就是人有免疫系统，会对细菌进行攻击。人要攻击细菌的时候，细菌一定会感知免疫反应，为了生存，它也会对人类或者植物发起进攻。这就是一个细菌“由好变坏”的过程，而这个过程中最核心的部分就是感知到外界信号的不利刺激。

细菌里面的天才、智商最高的细菌叫做黄色黏球菌。这种细菌非常厉害，它会吃别的细菌，智商大概接近300。大家熟知的大肠杆菌，还有一会儿会介绍的、我实验室研究的野油菜黄单胞菌，它们的智商大概超过60，基本是高智商的生物。

那么，细菌能不能感知寄主的存在呢？当然可以，我们实验室的一项研究发现了一个很有趣的现象。大家平常都吃草莓，有些草莓非常大，有时候这是由一种叫细胞分裂素的植物激素刺激长成的。植物激素控制植物的生长和发育，可是我们发现了一个受体组氨酸激酶PcrK，它能直接感知植物激素、细胞分裂素的存在。而且感知后它就知道：我现在生活在植物寄主体内，植物很快就要用氧化胁迫来收拾我、杀死我，所以它马上就会启动一系列抗氧化胁迫的生理代谢，对抗寄主植物对它的伤害。所以我们将这个过程戏称为“细菌也有联想能力”，它感知到了植物激素，就能联想到：我现在生活在一个非常可怕的地方，我马上就要启动适应性反应，好让自己生存下去。这就是我们平常看不见的细菌的聪明之处。

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