仁济科普 | 小小细菌竟有漫威超能力

在显微镜问世以前，人们并不知道细菌这个生物王国是热闹又充满生命力的。

你相信拥有特殊结构的细菌就如同开了挂的漫威人物一样拥有“超能力”吗？

芽孢与钢力士    

作为X战警金队成员，钢力士在遭遇危险的时候有着奇特的变种能力，在他将身体的全部组织转化为一种类似钢铁样的物质后，能够得到超乎常人的体力以及超强的防御力。

而在动物体外对细菌不良的环境条件下，某些细菌生长繁殖减速，胞质脱水浓缩，在菌体内部会形成一个圆形或卵圆形小体，称为芽孢。

破伤风梭菌芽孢

透射电镜×21000

生成芽孢的细菌如同钢力士启动“变种防御”模式，犹如为自己罩上金钟罩，对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力。一般细菌繁殖体在80℃水中迅速死亡，而有的细菌芽孢可耐100℃沸水数小时。

芽孢形成后，若在多因素刺激作用下，破坏其芽胞壳，同时供给水分和营养，芽孢可发芽，形成新的菌体，再次迅速大量繁殖。

鞭毛与快银    

许多细菌，在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。

具有鞭毛的细菌在液体环境中能主动、自由游动，速度迅速。以单鞭毛的霍乱弧菌为例，其每秒移动可达55μm，它在细菌王国中的“速度”地位不亚于漫威界的“快银”。

小小细菌竟拥有快银般高速移动、穿透物体的本领，其奥秘之处便在于这根直径不过纳米级，需用电子显微镜才能观察到的“鞭毛”。

鞭毛是一种由多个蛋白亚基有序排列组成的复杂且精妙的纳米引擎，鞭毛可以300-2400 转/s的转速转动，为细菌运动提供动力，驱动细菌向前运动，其在1s内的运动距离可达菌体长度的数十倍。更有意思的是，细菌的运动具有化学趋向性，常向营养物质处前进，而逃离有害物质。典型的“趋利避害”说的就是它们了。

霍乱弧菌依靠活泼的鞭毛运动穿过肠黏膜表面黏液层并进行定植、繁殖，进而分泌毒素引发疾病，同时其还可通过运动机制逃避宿主免疫攻击。

霍乱弧菌及其鞭毛（鞭毛染色）

菌毛与蜘蛛侠   

漫威旗下超级英雄蜘蛛侠能通过蛛丝发射器发射蜘蛛丝。蛛丝强大的粘性使蜘蛛侠能够在高楼大厦间自由飞荡。

而在某些细菌菌体表面存在着一种直的、比鞭毛更细、更短的丝状物，称为菌毛。普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。这类菌毛好似蜘蛛侠指间的蛛丝，是细菌的黏附结构。

菌毛虽与运动无关，却有着很强的黏附能力。其通过与宿主细胞表面的特异性受体结合，使细菌紧密黏附到宿主细胞表面，由此启动细菌感染的第一步。细菌借助菌毛可以使菌体牢固黏附在宿主的呼吸道、消化道或泌尿生殖道等黏膜上。无菌毛的细菌则易被黏膜细胞的纤毛运动、肠蠕动或尿液冲洗而排除。

大肠埃希菌的菌毛

除去芽孢、鞭毛、菌毛，某些细菌在其细胞壁外还包绕一层叫“荚膜”的黏液性物质，其自带抵抗宿主吞噬细胞的吞噬和消化作用。

小小细菌可谓是“狡猾至极”、“花样百出”，拥有特殊结构的细菌更是“开了挂”般的存在。

作为地球上最早出现的生命形式之一，面对永无止境的生存和繁殖竞争，细菌演化出一套高度复杂、多层级的防御机制，与人类展开着不断升级的拉锯战。

文 / 检验科 赵倩

图 / 来源于网络