在我们这颗蓝色星球上细菌几乎无处不在，每个地方都有它们的踪影，但大自然对待它们显然没有像对人类那样慷慨。从大地到海洋的几乎所有地方对细菌而言都是贫瘠的“荒原”。世界上的大部分细菌几乎每时每刻都在忍饥挨饿，有限的生存资源使细菌之间展开了激烈的争夺。为了消除竞争对手对食物的染指，它们采取了种种策略，其中一种最简单却是很有效的手段就是“菌海”战术，一些细菌的繁殖速度非常快，这样在较短的时间内，它们的“人口”就压倒了那些繁殖速度慢的细菌，一个馒头我咬上十口而你只能咬上一口，显然那些个体数量多的细菌种群占尽了便宜，虽然有时僧多粥少，也许种群内的每个细菌都没吃饱，但这总比把宝贵的食物丢给竞争对手强，这无疑保证了种群利益的最大化。

 

细菌夺取食物的另一策略就是优先控制关键的营养物质，这颇有点像“擒贼先擒王”，控制了那些至关重要的营养物质，即使其他营养物质堆积如山，它们的对手也无福消受了。铁是细菌的一种重要营养元素，它对于保持细胞内许多酶的活性必不可少。铁在自然界中其实并不稀缺，但绝大部分铁却要么以细菌不能食用的化学形态存在，要么深埋在矿物颗粒中，而自然界中细菌能够食用的所谓生物有效铁少之又少。在漫长的自然演化过程中，细菌进化出了获取铁的独特能力，许多细菌都能分泌一种叫铁载体的化合物，它能够将铁离子（一种生物有效铁）紧紧束缚住。此外，铁载体还可以帮助细菌将一些深埋于矿物或其他螯合物中的铁离子拽出来。正因为铁载体有如此妙用，细菌才会遍布土壤、海洋这些“有效铁”资源匮乏的广大地区，也使某些病原细菌敢于侵袭人体细胞。人体细胞中的铁离子是与铁转移蛋白、血红蛋白这些组分紧密结合在一起的，但病原菌使用铁载体夺取这些铁离子却犹如探囊取物，铁载体堪称这些病菌侵犯人体的一把杀手锏。

 

细菌还能发动“化学战”直接杀伤对手，细菌使用的“化学武器”很多，最常见的是抗生素，抗生素因为大量应用于人类医疗事业而广为人知。除此之外，一些细菌还能放出像氰化氢这样的毒气令对手命赴黄泉。泡菜坛中的乳酸菌也是一个打化学战的能手，泡菜坛中的无氧状态很适合蔬菜上乳酸菌的生长，它们在生长过程中分泌出大量乳酸，一般的细菌哪受得了这些酸液的折腾，因此杂菌毫无生长的机会，否则泡菜将不再有沁人的香味而是臭不可闻。人体皮肤上的一些正常栖居菌可以将人体分泌的油脂分解成脂肪酸，这些脂肪酸足以抑制一些外来有害细菌的生长。当然，面对化学战的细菌也不会坐以待毙，它们会使出浑身解数来对付化学武器的进攻。比如许多细菌可以通过多种方式将天然突变获得的对付抗生素的基因传给同类细菌或遗传给后代，使它们在抗生素的攻击下仍能泰然自若。科学家调查了来自土壤的480种不同芽胞微生物，发现其中每一种对至少7种现有的抗生素有耐药性。

 

谈到细菌抵御抗生素，有必要再谈谈生物膜，这又要从细菌在自然界中的生活方式说起。很多人可能会认为细菌像一个个独行侠客一样游荡在天地间，事实上它们更愿意过群体生活，生物膜就是这种群体生活方式的一种典型形式，在几乎任何潮湿或与水接触的固体表面都能形成生物膜。生物膜的形成过程也不太复杂，先是个别细菌偶然粘附到固体表面，然后细菌向细胞外分泌大量粘胶状的多糖物质，这些物质可以将细菌紧紧地固定在固体表面，于是细菌开始在固体表面生长繁殖，并且吸引同类甚至异类细菌来此定居，逐渐铺满整个表面。生物膜对细菌有百利而无一弊，比如它的吸附能力很强，环境中微量的营养物质也能被它拦截，生物膜还对抗生素有超乎寻常的抵御能力，这主要是因为生物膜中的多糖物质可以阻碍抗生素的渗透，使进入生物膜内部的抗生素大大减少，这种阻碍也给细菌调节自身以抵抗抗生素提供了时间。生物膜能有效地保护细菌，但对于人类来说却不见得是个好消息。人类的很多病原菌也能形成生物膜，由于不易被抗菌药物消灭，使它就像个菌巢，不断地从这里游出细菌攻击人体组织，导致感染反复发生、迁延不愈。当然，生物膜对人类也并非一无是处，现在它被广泛用于污水处理，许多由多种细菌构成的生物膜分解污物能力惊人，许多污水通过生物膜后大大得到净化。

 

科学家发现自然界中的细菌还会玩小孩子常玩的“石头、剪子、布”的游戏，即我虽然在你那里损失了，但可以从别人那里捞回来。科学家曾做过这样的试验，将三个大肠杆菌菌株A、B、C接种到培养基的三边，菌株A繁殖速度慢，但却能释放出一种毒素，菌株B能被A的毒素杀死，菌株C能抵御A分泌的毒素，繁殖速度比A快但比B慢。试验结果显示：A用毒素杀死了相邻B的菌斑，而繁殖速度快的B占领了C的领地，C则蔓延到了生长缓慢的A的菌斑上，所有三个菌株在一曲循环竞争的“华尔兹”中实现了共存。这是一种“损人利己”的共存。自然界中也有互惠互利的和平共存，如一种叫阿拉伯糖乳杆菌的细菌能产生叶酸但需要苯丙氨酸，而粪链球菌能产生苯丙氨酸却需要叶酸，如果两种细菌共同生活在不含有苯丙氨酸和叶酸的地方则都能正常生长。一些细菌还能和更高级的生物互惠共存，黑暗的深海中大部分鱼类都能够发光，这些光芒可以帮助鱼儿在黑暗中看清道路、识别配偶或者诱捕食物，光芒对它们的生存极为重要。但其中一些鱼类闪烁的光芒却不是自己而是生活在它们身上的细菌发出的，当然，这些小家伙决不会傻乎乎地白为这些鱼儿耗力发光，而是有交换条件的，那就是鱼儿的身体必须分泌出它们生活所需的食物。

 

如果细菌竭尽所能也不能保证食物的充足供给，只有使用最后一招——通过休眠度过危机。但并非所有的细菌都具备这样的本领，只有少数几类细菌有这长眠不醒的福分，其中最著名的就是芽孢细菌。这类细菌在遭遇天灾或食物匮乏时，体内都能产生一个芽孢，芽孢的耐干燥、热、辐射的能力特别强，当环境重新变得适宜细菌生活时，芽孢又萌发为菌体。芽孢的休眠能力相当惊人，长眠几百年甚至几千年的芽孢重新萌发的例子并不鲜见，一个颇为罕见的例子是多年前一组美国科学家曾唤醒了休眠在一个古老地下岩洞的盐结晶体中的芽孢，它们已足足沉睡了 2.5亿年。但休眠并非细菌所愿，它们会尽其所能逃避这种结局，科学家发现枯草芽孢杆菌在面临饥饿时为了避免进入休眠状态，能够释放一种毒素杀死它周围羸弱的同胞，吸收这些同胞尸体放出的营养使它们能够再残喘一段时间，并在这段时间里持续繁殖以努力将种族的生命之火传承下去。（http://blog.sciencenet.cn/u/sdss）

 

《中国科学报》 (2012-09-14 A3 博客@科学网)