基因也能共享？它們的經濟理念領先人類20億年！

乾貨 | 靠譜 | 實用

來源：生信者信

每天騎著共享單車、用著共享充電寶、打著共享雨傘，是不是偶爾想起，覺得自己好像提前進入了共產主義社會？

細菌不屑的笑了一聲，並向你扔了一個「水平轉移基因」…

20億年前，細菌們就開始玩「共享基因」了

說起來，微生物界的共享經濟理念由來已久。

I.「 禮尚往來 」是自古古古古古古古古

以來的優良傳統

在地球還沒有人類等高等生物進駐時，有那麼20億年左右的時間，微生物們是地球絕對的統治者。微生物吃的飽、穿的暖，除了自然環境比較惡劣（這個是我們以為的惡劣，其實微生物們住的挺好的，從他們的大肆擴增、繁殖就可看出），天敵們毛都還沒長齊。於是乎，飽暖思···進化，微生物們聊天串門的時候，身上也沒什麼拿的出手的（事實上，他們大多數甚至只有一個細胞，也確實是窮的很），通常就會互相問候一聲：

「 你家熱嗎？我有個耐熱基因送給你吧！」

「 聽說你家那邊鹽度很高啊，我拿兩個耐鹽基因給你……

啊哦，好費勁，整個質粒都給你吧……」

至於為什麼他們普遍關心熱和鹽分的問題，畢竟在生命的早期，大多數微生物是生活在所謂的「極端環境」中的，像火山口、熱泉等等，生存乃是頭等大事沒有之一，溝通當然也得撿有用的來。

是的，這就是生物界的奇妙之處了。上面說到的串門，可能是1個細菌串門到了古菌家並留下了禮物A（基因），也可能是1個古菌串門去了真菌家並互換了禮物B（基因），他們是八竿子打不著的零親緣關係，但是，他們的部分基因跨越了物種的屏障，成功轉移到了另一位的基因組中，這也就是所謂的「基因水平轉移」，而這些基因就是「水平轉移基因」了。

基因水平轉移 ( Horizontal Gene Transfer, HGT ): 又稱水平基因轉移或基因側向轉移 ( Lateral Gene Transfer, LGT )，是與遺傳學中倍受關心的「基因垂直傳遞」（遺傳物質由父母帶給子代）相對立的概念，也即是說，即使在有生殖隔離的物種間，也會發生這種來自於隔壁家的「基因小禮物」。

II. 從分享到共享，群體的生存智慧

事實上，自然界中的大部分非垂直遺傳的基因轉移發生在結構較為簡單的微生物層面上，人們對於基因水平轉移的研究也是從微生物開始，並逐漸發現，從細菌到古細菌、從古細菌到細菌、從古細菌到真核生物、從細菌到真核生物、及從真核生物到細菌……基因的交換就如同我們吃飯如廁一樣稀鬆平常。

儘管在當前、地球生態環境適宜、物種多樣性甚多，被普遍接受和認可的是，突變和有性繁殖驅動了遺傳的創新。但當我們回顧歷史的長河，我們發現，對於那些年輕時的地球上的統治者--細菌和古細菌而言，水平基因轉移確實是進化和獲得新性狀的極為關鍵之所在。就如開篇的例子中所說，細菌們通過彼此的基因交流和學習，可以更好的適應環境，進而改善自己的存活時間和生存質量。

這裡就不得不提到一種很厲害的細菌了。對於感染類疾病，我們會用抗生素來殺菌，這其中大家最為熟悉的抗生素有阿莫西林（青黴素類）、一二三代頭孢（頭孢菌素），紅霉素（大環內酯類）等等。

如果說，這些抗生素藥物是「土槍洋槍」，那麼，以亞胺培南和美羅培南等為代表的碳青黴烯類抗生素就是不折不扣的「飛機大炮」了。目前，碳青黴烯類抗生素被廣泛認為是其它抗生素無效時最佳治療方案。

然而，隨著碳青黴烯類抗生素的應用範圍不斷擴大，一種被稱為「夢魘細菌」的碳青黴烯抗性腸桿菌(CRE)也逐漸走入了人們的視野。所謂魘處千般鬼，寒時百種風，其威力可見一斑。這種細菌最厲害的技能，是他們的對眾多抗生素的超強免疫力，而這種免疫力源自於他們能夠「彼此學習」，分享和擴散藥物抗性基因，其中甚至還有一些藥物抗性基因是此前從未被報道過的。

這意味著什麼，有一天，有一隻「細菌高僧」在特定的環境中修得了抵禦環境的真經（抗性基因產生了），然後，這位「細菌高僧」把經書複印了幾百份，共享給苦苦修鍊在取經路上的小夥伴們（種群內的其他細菌），於是小夥伴們由此奮發向上、變窮山為樂土，實現種群的偉大復興……

是的，這是一個「師夷長技以制夷」的勵志故事，不同於第一點提到的細菌分享行為，這種從群體的角度整合共情資源、憂「群」「憂「菌」的群體共享意識的發展，也正是極大提升種群進化速率、減少無義消耗的共享經濟理念的教科書式經典案例。

III. 分時共享，論如何優雅的共用

有限的資源

如果說，共享經濟的核心是開放與共贏 ，那麼，分時共享作為共享經濟的進階版本，核心就在於有限資源的更高效利用。

聊到這裡，我們已經基本上可以確認，細菌其實還是很智慧的。所以，對於分時共享這個概念，細菌顯然也比人類更早看到。而且，在生存這場直接而有力的大戰役背景下，細菌的分時共享不同於人類分時租賃的小打小鬧，目標性更強，也更接地氣。

俗話說，「菌」以食為天，吃飯乃生存的第一要務。而一般來說，吃這件事不觸及到切身風險（比如生存）和附加利益（比如錢）時，即使是人類，也都還是彬彬有禮，可以溝通的。

細菌們可以通過面對面聊騷（群體感應）和語音聊天（離子通道介導的電信號傳導）等很多種方法互相交流，所以，當一個環境中引入了充足的好吃的時，菌群們一起吃飯一起長肉，歡樂的同步長大。然而，飯總有吃完的一天，當盒飯只剩下最後一盒，兩個菌群會怎麼樣？會為搶奪僅有的盒飯資源打起來嗎？智商一貫在線的細菌寶寶們才幹不出這樣的蠢事！

事實上，在他們發現盒飯不那麼多時，精密的「盒飯分配計劃」就已經啟動了。在這種情況下，細菌們不會再同步開動，而是先計算彼此的最快生長速率，開啟一種分時生長模式，就是說，不同的菌群交替進食，從而使進食效率升到最高，同時又能最大限度的減少競爭。

回頭再看看炒在風口浪尖的分時租賃，恩，回去補把瓜子先。

IV. 共享基因、征服世界，

小細菌的大野心

前文提到過，細菌、古菌、真菌、動植物和人類間，非垂直遺傳的基因轉移與交換都曾經並且正在廣泛發生著，而在這其中，細菌這種身嬌體弱易推倒的，自然成為被「巧取豪奪」的重點對象。

即使作為細菌的老大哥，古菌譜也沒有放過他的brother，兩者的爭奪戰中，古菌的戰果是細菌從古菌搶到的五倍之多。以屁為例，or不，以產甲烷古菌為例，他的基因組中就有高達83%的細菌基因。在人類中當然也不例外，細菌遠超其他生物、穩坐人類最大的外源基因供體寶座。

但是，這也造就了一個很好玩的現象，在不斷給予的過程中，細菌的基因遍布從低級到高級的若干物種。越來越多的物種被打上細菌的烙印，人不是絕對的人，而是「約99%人+1%細菌」；產甲烷古菌也不是絕對的產甲烷古菌，而是「約17%產甲烷古菌+83%細菌「。再翻翻上文我們聊過的，不同物種間的基因轉移，是進化的重要驅動力之一，有沒有細思極恐的感覺？

如果細菌是一個大陰謀家，撒下的網真是夠沉了···

還記得科幻喜劇《銀河系漫遊指南》中，地球上最聰明的生物是實驗室里養的毛絨絨的老鼠，第二聰明的是海豚，第三聰明才是人類。當人類還在為海豚美妙的歌聲傾倒的時候，他們其實想說的是：So long, and thanks for all the fishes！

愚蠢的兩腳獸們，還真以為自己是地球的統治者么？

END

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