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酵母不是我们曾经认为的简单的单细胞微生物，而是一种竞争性的杀手。当缺乏葡萄糖时，酵母会释放一种毒素，这种毒素会毒害进入它周围栖息地的其他微生物，甚至是它自己的克隆体。这种有毒的现象以前是未知的，它有助于我们理解单细胞微生物的行为，单细胞到多细胞生物的进化，以及对食品工业的潜在有用的应用。
图片:已知的酵母有1500多种。有些是烘焙和酿造所必需的，而另一些则会导致影响人类和动物健康的感染。
酵母不是我们曾经认为的简单的单细胞微生物，而是一种竞争性的杀手。当缺乏葡萄糖时，酵母会释放一种毒素，这种毒素会毒害进入它周围栖息地的其他微生物，甚至是它自己的克隆体。这种有毒的现象以前是未知的，它有助于我们理解单细胞微生物的行为，单细胞到多细胞生物的进化，以及对食品工业的潜在有用的应用。
面包烘焙在疫情期间成为了一种流行的新爱好，所以现在你可能会在很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主要组成部分，使我们能够享受蓬松的面包、甜葡萄酒和泡沫啤酒。直到最近，人们还认为酵母是一种简单的单细胞微生物，但东京大学的研究人员现在发现它有一种致命的生存策略。
艺术与科学研究生院的助理教授Tetsuhiro Hatakeyama解释说:“在葡萄糖饥饿的关键生存情况下，酵母释放毒素到它们的栖息地，杀死其他微生物，同时酵母自身获得耐药性。”“我们把这种现象称为后来者杀人。我们甚至更惊讶地发现，酵母菌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、近乎自杀的行为此前从未在单细胞生物中发现过，甚至从未被认为存在过。”
尽管合作行为形式在许多细菌和真菌中已为人熟知，但这项研究是第一次在单细胞生物的克隆细胞中发现竞争。这对于我们理解微生物的生态学，以及为什么某些特定的微生物在发酵过程中生长，而另一些微生物则不能生长，有着重要的意义。为了实现这一发现，研究小组分别在限制葡萄糖和富含葡萄糖的条件下培养克隆细胞(即来自同一亲本细胞)。当这些细胞结合在一起时，它们的生长模式表明，已经适应葡萄糖饥饿的酵母细胞能够毒害后来者，并为自己保留食物资源。
“我们的研究揭示了酵母行为中令人惊讶的自私的一面，”Hatakeyama说。“我们发现的现象与古希腊哲学家库兰尼的卡内迪斯(Carneades of Cyrene)提出的一个思想实验相似，这个实验被称为卡内迪斯的木板:如果一个水手抓住一块只能支撑一个人的木板，从海难中逃生，然后推开紧随其后的另一个水手，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种群的大规模饥饿，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谱系。在几种不同类型的酵母中观察到了这种策略——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。
这一发现可以用来为经济上重要的酵母种类开发有用的生长控制机制，例如在食品工业中使用的那些。尽管没有包括在这项研究中，但它也可能为更好地控制对人类和动物健康有负面影响的酵母种类铺平道路。该团队下一步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展，不仅需要相互激活细胞生长，还需要相互抑制克隆细胞中的细胞生长或程序性细胞死亡。”“我们知道真菌比其他生物更容易在单细胞和多细胞之间进化过渡，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对我们理解生态系统的发展和进化过渡做出重大贡献。”
酵母群落中自身毒素介导的迟发性杀伤
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