人类和细菌到底谁的智商高？我想说：I服了YOU(3)

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。

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。

我们实验室主要研究一种植物病原细菌，它的名字叫野油菜黄单胞菌。可能大家第一次听说这个细菌，但实际上大家都很熟悉。作为植物的病原细菌，它主要导致十字花科植物患黑腐病。以白菜为例，如果白菜叶子上产生那种干而黑的病斑，就是由这种细菌导致的。

作为真核生物，人用什么办法感知信号刺激呢？用细胞上的受体。大家都很爱吃川菜，当我们吃到辣椒的时候会觉得非常“巴适”。为什么？因为我们的受体感知到了辣味的刺激，这是真核生物的故事。那作为一个单细胞的原核生物，细菌通过什么样的方式感知外界环境的刺激呢？答案是一样的，其实也是通过受体。

以吃铁为例，没有铁是不行的：人类缺铁就会贫血，细菌也是这样，没有铁就不能生存。但是铁太多也会对细胞产生毒害。因此吃多了就不能再吃，如果不够就要去找铁。我们研究发现，细菌的细胞膜上有一种叫VgrS的受体组氨酸激酶，当细菌生活在植物体内，环境缺铁的时候它就会启动：我现在要吃很多很多的铁。但是铁吃多了，在细胞里蓄积得太多，又会有另一个受体感知到铁浓度太高，这个细菌就会停止吃铁。从这个角度来说，细菌比人更克制。

大家都知道，生活方式的转变是非常重要的。如我们在南方吃的东西和在北方吃的东西，你要适应这种食物的转变。那么对于一个病原微生物，它生活在环境里和生活在寄主中是完全不一样的：生活在环境里面，它往往能游动，与世无争。这样的细菌不分泌独立因子，不会对寄主细胞造成伤害。但是进入寄主体内后，它一定要对付寄主。我们发现一个名为RavS的受体组氨酸激酶在控制细菌生存方式转变中发挥着重要作用：它感知到了细菌细胞内第二信使的信号，这样细菌就会迅速从和平走向战争。这是一个非常惊人的过程。

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。

细菌生活在环境里，与世无争；生活在寄主中，一定要对付寄主

嘉宾：钱韦（中国科学院微生物研究所研究员）

第二，受体组氨酸激酶被磷酸化以后，它的磷酸化半衰期特别短。我实验室曾经研究过一个蛋白，它的半衰期是多长时间呢？是10秒钟。换句话说，如果你要检测它的信号，可能第5秒的时候看不到信号，第10秒的时候信号已经没了。所以只能用分子生物学里面最灵敏的方法，也就是同位素标记法来标记磷酸基团，这样才能看到激酶的信号。因此，我们实验室的同位素用量超过微生物所所有同位素用量的2/3。每天我实验室的同学从同位素实验室走出来，大家都戏称自己疲惫的模样是被同位素“照”的。当然我们用的同位素其实是很安全的。

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。

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