連糖都不吃，這種菌到底有多挑食啊啊啊？

今天小編分享的科學經驗：連糖都不吃，這種菌到底有多挑食啊啊啊？，歡迎閱讀。

人為什麼喜歡吃糖？因為糖是甜的。那人又為什麼會覺得糖有甜味呢？

實際上，味道并不是食物自身的屬性，而是完全由人的舌頭判定的。同一種蔬菜，有的人覺得很苦，有的人就不覺得。大體說來，人之所以覺得某個東西好吃，那都是因為人體在歷史上很需要這個東西。當然，現在 " 糖過量 " 變成了新問題，但這并不影響糖本身對人體生理的重要性。

歸根結底，是因為糖特别容易轉化成能量。所有的生物都時刻需要能量才能活着，但是生物需要的能量都是比較溫和的，太強烈的能量就會破壞生物體的結構——所以人不能靠燒火生存，也不能靠接電線生存。

糖就是最好的能量來源：和氧氣一起，在幾十種酶的催化下，經歷一系列復雜的化學反應，把裡面的能量一點點溫柔地釋放出來，供人使用。在緊急情況下，人體也會拿其他化學物質來生成能量，但正常來說糖一直是主流。這不但對人成立，對地球上幾乎所有的生物都成立。

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研究新發現：

一種不吃 " 糖 " 的微生物

不過，生物界永遠有例外。《自然通訊》近期報道了一種微生物——海原體。它就不吃糖，哪怕你把它泡在糖水裡，它都像是沒看見一樣。研究表明，它的體内完全失去了代謝糖的能力，其他生物負責讓糖發生反應的那些酶，它基本上丢光了。

那它的能量要從哪裡來呢？是個非常生僻的渠道，精氨酸水解。這個渠道只需要三個酶，但是能量效率上就天差地别了。理論上，一分子葡萄糖在生物體内最多可以產出 38 份能量，實踐中通常產出 30~32 份。可是一分子精氨酸，竟然只能產出一份又多一點能量。靠着這麼一點微不足道的能量，居然還能活下來，也真是難為它了。

那麼，為什麼這個菌會這麼節能呢？大概是因為它把身體其他部分能扔的也都扔掉了。它不但把代謝葡萄糖用到的幾十個酶都扔得差不多了，别的重要元件，它也是扔了個七七八八。

生物的重要信息大都存在基因裡，人體有兩萬多個基因負責編碼酶和其他蛋白質，還有一萬多個基因負責各種調節功能，加起來不到四萬。而這個菌呢，居然只剩下 359 個基因，只有人類的百分之一。

它是如何生存的？

精簡到這種程度的生物，到底怎麼生存的？答案是，它并不是獨立生活，而是住在一種深海八放珊瑚的體内。

一片深海珊瑚及蛇尾綱共生體。科學家研究的那種菌就生活在類似的珊瑚體内。圖片來源：wiki

我們熟悉的熱帶淺海珊瑚，大多是靠體内共生的藻類光合作用獲取能量。但是深海幾乎沒有陽光，生活在這裡的珊瑚基本上都是捕食者，靠吃别的微小動物和有機物碎屑為生。它們體内也有了其他的生物。我們對于這些生物還很缺乏了解。這次發現的菌，就是一個案例。

菌住在人家身體裡幹嘛呢？一個顯然的好處是可以利用現成的營養物質，不用自己造了。人類目前發現的最簡單的獨立生活的生物，也有 1100 個基因，畢竟任何生物只要活着，就需要進行一些最基本的新陳代謝，制造一批最基本的身體零件。但假如這些零件可以從外界獲得，那就不需要自己造了。

對于獨立生活的生物來說，在茫茫大海裡偶然找到這些零件可以說是難如登天，完全不能指望。但是如果直接住在其他生物體内，那絕大部分零件身邊直接就有了。

珊瑚怎麼就允許它住在體内呢？

但是請等一下，那不就是 " 偷 " 别人家東西嗎？沒錯，很多寄生的微生物确實是在偷。但在這個案例裡，深海珊瑚和它體内的菌好像還挺和諧的。前者并沒有要把它趕跑的迹象。通常來說，這意味着菌也給珊瑚做了一些好事作為回報，雙方的關系就成了互惠互利。這種關系就不再是寄生，而是共生了。

那麼這個菌到底給珊瑚做了什麼好事作為回報呢？研究者還不完全清楚，但論文裡提出了兩種可能，一是防御，二是廢物處理。

" 防御 " 指的是這個菌可以驅趕其他的寄生生物。科學家在菌的體内發現了一種很活躍的 DNA 切割系統，叫做 CRISPR。CRISPR 在當代生物技術裡是一種非常非常重要的基因編輯工具。不過，它本來的作用是破壞入侵者的基因。也許這個菌可以使用 CRISPR 把别的有害寄生菌都消滅掉，作為回報，珊瑚就負責給菌提供一點營養。這有點像是養貓來抓老鼠，雖然貓也需要人去喂，但和老鼠的害處相比就無關緊要了。

" 廢物處理 " 指的就是之前提到的菌的能量來源，也就是精氨酸。精氨酸水解是個非常低效的能量來源，遠遠比不上吃糖。會選擇這種能量看似難以理解，但如果這是有意的呢？如果這是符合珊瑚利益的呢？所有的生物都有分解氨基酸的需求。珊瑚完全有可能是把這個任務交給了菌來處理，過程中順帶釋放的能量就算是送給菌了。而菌這邊則是專心分解精氨酸，不和珊瑚争搶寶貴的糖。這樣，就又變成雙赢的場景了。

當然，上述兩種可能性也許并不矛盾。

細菌是地球上真正的生物化學大師，發明了無數超乎想象的生化代謝途徑，相比之下大型動植物的生化代謝簡直是千篇一律。正因此，當代生物學研究裡細菌的地位極其重要。這種菌的奇怪代謝大概不能直接幫助人控糖，畢竟糖代謝對人太重要了不能整個丢棄——但是它或許能加深人類對生化進程的理解，說不定還能給生物學科研提供強有力的研究工具。

菌或許沒有腦子，但它們幾十億年試錯試出來的那麼多花招，未必就會輸給人類幾十年來的想象力。

參考文獻

[ 1 ] https://www.nature.com/articles/s41467-024-53855-5

策劃制作

作者丨範崗科普作者

審核丨陶寧中科院生物物理研究所副教授

策劃丨徐來

責編丨一諾

審校丨林林

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