酵母不是我们一直认为的简单的单细胞微生物，而是一个竞争激烈的杀手。当酵母缺乏葡萄糖时，它会释放一种毒素，可以杀死进入它栖息地的任何其他微生物，甚至是它自己的克隆体。这种以前未知的有毒现象增加了我们对单细胞微生物行为和单细胞生物向多细胞生物进化的认识。它在食品工业中也有潜在的宝贵用途。

  这些发现揭示了酵母行为自私的一面。

  最近发现的一种被称为“后来者杀灭”的现象描述了酵母在缺乏葡萄糖时如何杀死自己的克隆体和附近的其他微生物以生存。

  酵母不是我们一直认为的简单的单细胞微生物，而是一个竞争激烈的杀手。当酵母缺乏葡萄糖时，它会释放一种毒素，可以杀死进入它栖息地的任何其他微生物，甚至是它自己的克隆体。这种以前未知的有毒现象增加了我们对单细胞微生物行为和单细胞生物向多细胞生物进化的认识。它在食品工业中也有潜在的宝贵用途。

  在疫情期间，烘焙面包作为一种新的消遣方式变得流行起来，所以现在你可能会在许多厨房的橱柜里发现藏着一小包干酵母。几千年来，这种小小的活真菌一直是我们饮食的重要组成部分，让我们可以享受蓬松的面包、甜葡萄酒和起泡的啤酒。酵母以前被认为是一种简单的单细胞微生物，但现在东京大学的研究人员已经证明了它有一种致命的生存策略。

  已知的酵母种类超过1500种。一些是烘焙和酿造所必需的，而另一些则可能导致影响人类和动物健康的感染。

  文理研究生院助理教授Tetsuhiro Hatakeyama解释说:“在葡萄糖饥饿的关键生存情况下，酵母会释放毒素到它们的栖息地，杀死其他微生物，而酵母本身则获得了抗性。我们把这种现象称为后发杀人。更让我们惊讶的是，酵母产生的毒素也可以杀死它们不适应的克隆体，所以它们不仅有杀死入侵微生物的风险，也有杀死自己后代的风险。这种看似危险且近乎自杀的行为此前从未在单细胞生物中发现，甚至被认为是不存在的。”

  虽然许多细菌和真菌都表现出合作行为，但本研究首次在单细胞生物的克隆细胞中发现竞争。这对我们了解微生物生态学，以及为什么某些微生物在发酵过程中生长，而其他微生物则不会。为了发现这一发现，研究人员分别在限制葡萄糖和富含葡萄糖的条件下培养克隆细胞(来自同一亲本细胞)。当这些细胞结合在一起时，生长模式显示，已经适应葡萄糖饥饿的酵母细胞可以毒害后来者，同时为自己保留食物资源。

  被克隆细胞产生的毒素中毒的酵母细胞。死亡细胞用染料标记。

  “我们的研究揭示了酵母行为自私的一面，”Hatakeyama说。“我们发现的现象与古希腊哲学家昔兰尼的卡内亚德斯提出的一个思想实验相似，这个实验被称为卡内亚德斯的木板:如果一名水手抓住一块只能支撑一个人的木板从沉船中逃生，然后推开后面跟着他的另一名水手，他会被指控谋杀吗?”

  研究人员认为，这种策略可能有助于酵母避免大规模饥饿，同时也有助于选择产生毒素的后代，这些后代更有可能延续它们的血统。在几种不同类型的酵母中观察到这种策略——最初是从啤酒、面包和葡萄酒中提取的——这可能意味着这种现象可能在这种不同的物种中更广泛地发生。

  这一发现可用于开发经济上重要的酵母物种的生长控制机制，例如在食品工业中使用的酵母。虽然没有包括在这项研究中，但它也可能为更好地控制可能对人类和动物健康产生负面影响的酵母类型铺平道路。研究小组接下来将探索这一发现对细胞进化的影响。

  Hatakeyama解释说:“对于多细胞生物的发育，不仅需要相互激活细胞生长，还需要在克隆细胞中相互抑制细胞生长或程序性细胞死亡。众所周知，真菌比其他生物更容易在单细胞生物和多细胞生物之间进行进化过渡，所以我们想要解开后发杀死和多细胞生物进化之间的关系。”我们希望这项研究将为我们理解生态系统的发展和进化过渡做出重大贡献。”

  参考文献

  Autotoxin-mediated latecomer killing in yeast communities