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去年 10 月底开始,美国多个州爆发大肠杆菌食物中毒事件,包括加利福尼亚州在内的 15 个州均有病例报告,部分患者因肾衰竭症状住院治疗。而导致食物中毒的罪魁祸首是——被大肠杆菌污染的罗马生菜。

翻阅世界卫生组织(WHO)及美国疾病预防和控制中心(CDC)网站,你会发现大肠杆菌是食物中毒事件中的常客,经常污染生菜、即食沙拉及牛肉制品。

本次作恶的 O157:H7 菌株仅仅是大肠杆菌家族中的一个“败类”,绝大多数时候,大肠杆菌都在兢兢业业地为人类服务。“E。 coli”的名字登上了三百万篇论文,多次助攻科学家获得诺贝尔奖,一年创造几千亿美元的经济收益。

大肠杆菌最初由德国儿科医生西奥多·埃舍里奇(Theodor Escherich)于 1885 年在健康幼儿的粪便里发现,被命名为Escherichia coli,简称E。 coli。它们生活在温血动物的大肠中,所以大肠杆菌污染就是人、牛、羊等温血动物的粪便污染了食物。

大部分的大肠杆菌菌株无害,它和其他兼性厌氧菌占据了肠道菌群的 0.9%,可以说是个“小透明”。而引发食物中毒的主要是 O157:H7 及 O104:H4,它们会产生志贺毒素(Shiga toxin),破坏血管内皮细胞,造成血状腹泻等肠道出血症状。少数患者并发溶血性尿毒症,可能恶化为急性肾衰竭,甚至死亡。

但你知道吗?这些小小的微型杀手同时也是个一年赚上几千亿美元,并且多次获得诺贝尔奖的明星微生物。大肠杆菌皮实好养活,而且在实验室条件下大约 20 分钟就能扩增一倍,很快成为细菌中的“小白鼠”。在过去半个世纪中,全世界的科学家用它们做了无数的实验,得到了不少惊人的科学发现。在 Google Scholar 搜索“E。 coli”,能找到超过三百万篇论文。

E.coli

E.coli带来的第一个惊喜就是它们的“性生活”。一直以来,细菌的繁殖被认为是无性的,通过细胞分裂一分为二,二分为四。但在上世纪 50 年代,爱德华·塔特姆(Edward Tatum)和约书亚·莱德伯格(Joshua Lederberg)发现了E.coli不为人知的小秘密,原来——细菌也有性生活(嘘)。

塔特姆和莱德伯格使用化学物质诱导突变的E。 coliK12 菌株丧失了在肠道生存的能力,但能在实验室的条件下生长。接下来他们观察发现,细菌竟然能将遗传物质从一个细菌传到另一个细菌,而且还讲究“礼尚往来”。带有菌毛(pilus)的细菌同时也带有一个 DNA 质粒(F plasmid),游离于基因组 DNA 之外。这样的细菌会利用菌毛和不带有质粒的细菌连结形成融合通道,DNA 质粒的其中一链经由通道转移至另一个细菌,然后在 DNA 复制酶的作用下合成互补链。最后,接受了 DNA 质粒的细菌也长出菌毛,成为新的质粒供应方。

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