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酵母菌:微生物世界里手握核武的超級(jí)殺手

來(lái)源:千龍網(wǎng)   作者:法治   時(shí)間:2025-03-15 12:19:34

如果我們把水果或者谷物密封起來(lái),酵母菌微那么過(guò)一段時(shí)間,生物世界殺手我們?cè)俅蜷_時(shí)就會(huì)聞到酒的握核武清香,這是超級(jí)因?yàn)榻湍妇鷮⑻寝D(zhuǎn)化成了酒精和二氧化碳。

水果的酵母菌微表面天然就含有各種酵母菌,這些酵母菌通過(guò)各種方式到達(dá),生物世界殺手并在水果表面存活,握核武只等水果落地,超級(jí)它們就開始分解水果的酵母菌微有機(jī)質(zhì)。

也正因?yàn)榻湍妇梢员容^輕松的生物世界殺手在自然狀態(tài)下發(fā)酵我們的食物,所以它們被認(rèn)為是握核武最早被人類利用的微生物,只是超級(jí)以前的人并不知道它的存在。

微生物的酵母菌微世界并沒(méi)有想象得平靜,水果、生物世界殺手谷物的握核武表面有許多的微生物,它們都迫不及待得試圖“吃掉”這些食物。

但是,如果您看過(guò)發(fā)面包或者釀酒過(guò)程,您就會(huì)知道,酵母菌到底有多強(qiáng)勢(shì),它們會(huì)以極快的速度占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,并以我們看不到方式將其它微生物“趕盡殺絕”。

酵母菌的發(fā)現(xiàn)

我們平時(shí)購(gòu)買的酵母粉就是酵母菌,很多人看到粉末狀的物質(zhì)就覺得它不是活物,其實(shí)這些粉末就是休眠狀態(tài)下活的酵母菌。

酵母菌并不是細(xì)菌,而是真菌,這意味著它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和我們的細(xì)胞類似,所以特別具有研究?jī)r(jià)值。

對(duì)于我們而言,酵母菌的主要作用就是發(fā)酵饅頭和釀酒,人類使用野生酵母菌發(fā)酵饅頭和規(guī)?;劸浦辽儆?000年的歷史。

但直到1680年,人們才通過(guò)顯微鏡觀察到酵母菌的存在,不過(guò)當(dāng)時(shí)的人們并不認(rèn)為這是一種生物,他們更愿意相信那是某種球狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。

到了1837年,德國(guó)醫(yī)生西奧多·施旺 (Theodor Schwann)最終確定,這些常見的微生物是真菌,至此酵母的秘密才逐漸被揭開。

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△ 酵母菌

我們平時(shí)說(shuō)的酵母或者酵母菌,其實(shí)都是指釀酒酵母——發(fā)面包、釀酒都是這種,而實(shí)際整個(gè)酵母菌大家族種類繁多,已描述的有1500來(lái)種,而這可能只占了1%,所有這些酵母菌差異巨大,甚至連代謝方式都不盡相同。

它們中有一些有著極強(qiáng)的適應(yīng)性,比如我們最常見的釀酒酵母,這種微生物在它們的世界稱得上是手握核武的超級(jí)殺手。

微生物界的超級(jí)殺手

釀酒酵母是所謂的兼性厭氧菌,這意味著它們?cè)谟醒醯臅r(shí)候會(huì)進(jìn)行有氧呼吸,而在無(wú)氧的環(huán)境下則進(jìn)行發(fā)酵。

在有氧的環(huán)境下,酵母菌可以高效利用糖類產(chǎn)生ATP,同時(shí)排出二氧化碳和水。

由于在有氧環(huán)境下,它們對(duì)糖類的利用率很高,所以這個(gè)時(shí)候它們會(huì)通過(guò)出芽的方式快速克隆自己。

由于酵母菌在這個(gè)過(guò)程中增長(zhǎng)很快,所以會(huì)快速消耗掉氧氣,從而讓一些相對(duì)密閉的空間進(jìn)入無(wú)氧環(huán)境。

有氧過(guò)程是作為超級(jí)殺手消除異己的第一步,通過(guò)將氧氣耗盡的方式,它們可以將那些同樣會(huì)快速分解食物的專性需氧菌淘汰。


△ 發(fā)面的時(shí)候用保鮮袋密封可以確保酵母菌占據(jù)主導(dǎo)

在進(jìn)入無(wú)氧領(lǐng)域之后,無(wú)論是真菌還是細(xì)菌,它們對(duì)糖類和蛋白質(zhì)的消耗會(huì)變得低效,對(duì)于釀酒酵母而言,它們的無(wú)氧過(guò)程會(huì)消耗糖類產(chǎn)生乙醇(酒精)和二氧化碳。

酒精對(duì)于大部分微生物都友好,因?yàn)樗軌蚱茐牡鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)和讓DNA、RNA變性,是很強(qiáng)的殺菌物質(zhì),不過(guò)它無(wú)法殺死細(xì)菌的芽孢。

通過(guò)排出酒精的方式,徹底改造自己生活的環(huán)境,從而進(jìn)一步排除異己,隨著時(shí)間推移,酒精濃度的增加,它們可以殺死大部分競(jìng)爭(zhēng)者。

其它的厭氧菌也會(huì)通過(guò)改變環(huán)境的方式,來(lái)抑制其它微生物的生長(zhǎng),比如另外一種發(fā)酵微生物——乳酸菌,這是細(xì)菌,我們的酸菜、酸奶等食物就是靠他們制造的。

乳酸菌在缺氧環(huán)境會(huì)排出乳酸,從而改變環(huán)境的pH值,以此來(lái)抑制其它微生物的生長(zhǎng),但是不難發(fā)現(xiàn),乳酸菌并不像酵母菌那樣“冷血”,非得殺死對(duì)手不可。

看到這里,想必大家已經(jīng)能夠知道酵母菌的強(qiáng)大了,但事情還沒(méi)有結(jié)束,包括釀酒酵母在內(nèi)的一些酵母菌還有第三步,這一步它們連“自己人”也不放過(guò)。

當(dāng)環(huán)境中的糖類將耗盡的時(shí)候,一些酵母菌就會(huì)開始釋放各種蛋白質(zhì)毒素,這些毒素會(huì)高效殺死相同或相關(guān)的物種。

在釀酒酵母中,研究最多的兩種蛋白質(zhì)毒素變體是K1和K28,其中K1會(huì)改變細(xì)胞的離子通道并殺死細(xì)胞,而K28會(huì)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并關(guān)閉細(xì)胞核中的DNA合成,從而引發(fā)細(xì)胞凋亡。


△ 兩個(gè)酵母菌釋放毒素殺死標(biāo)紅的同類

這類酵母菌有一個(gè)專有名字,叫作“殺手酵母(Killer yeast)”,而它們會(huì)在環(huán)境資源耗之前,把那些抵抗力差的同類給殺死,最終留下有抵抗力的、更強(qiáng)大的種群。

由于像釀酒酵母這種重要的酵母菌,一旦觸發(fā)它們的殺手本能,就可能會(huì)導(dǎo)致釀酒或者面包發(fā)酵出問(wèn)題,所以“殺手酵母”系統(tǒng)早在1963就已經(jīng)被描述了。

但是直到最近人們才有那么一點(diǎn)點(diǎn)了解其中的原理,目前的一些研究方向正在試圖模仿這些毒素來(lái)制造抗真菌藥物。

最后

酵母菌絕對(duì)是人類使用、食用最多的微生物,很多人認(rèn)為它們只是簡(jiǎn)單的單細(xì)胞微生物,但實(shí)際上它們是一種真正的競(jìng)爭(zhēng)性殺手。

另外,微生物的世界搶奪資源的廝殺也比我們想象得要激烈得多,它們將各種化學(xué)物質(zhì)運(yùn)用到淋漓盡致。

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責(zé)任編輯:NBA

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