酵母菌：微生物世界里手握核武的超级杀手

如果我们把水果或者谷物密封起来，那么过一段时间，我们再打开时就会闻到酒的清香，这是因为酵母菌将糖转化成了酒精和二氧化碳。

水果的表面天然就含有各种酵母菌，这些酵母菌通过各种方式到达，并在水果表面存活，只等水果落地，它们就开始分解水果的有机质。

也正因为酵母菌可以比较轻松的在自然状态下发酵我们的食物，所以它们被认为是最早被人类利用的微生物，只是以前的人并不知道它的存在。

微生物的世界并没有想象得平静，水果、谷物的表面有许多的微生物，它们都迫不及待得试图“吃掉”这些食物。

但是，如果您看过发面包或者酿酒过程，您就会知道，酵母菌到底有多强势，它们会以极快的速度占据优势地位，并以我们看不到方式将其它微生物“赶尽杀绝”。

酵母菌的发现

我们平时购买的酵母粉就是酵母菌，很多人看到粉末状的物质就觉得它不是活物，其实这些粉末就是休眠状态下活的酵母菌。

酵母菌并不是细菌，而是真菌，这意味着它们的细胞结构和我们的细胞类似，所以特别具有研究价值。

对于我们而言，酵母菌的主要作用就是发酵馒头和酿酒，人类使用野生酵母菌发酵馒头和规模化酿酒至少有4000年的历史。

但直到1680年，人们才通过显微镜观察到酵母菌的存在，不过当时的人们并不认为这是一种生物，他们更愿意相信那是某种球状结构的物质。

到了1837年，德国医生西奥多·施旺 (Theodor Schwann)最终确定，这些常见的微生物是真菌，至此酵母的秘密才逐渐被揭开。

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△ 酵母菌

我们平时说的酵母或者酵母菌，其实都是指酿酒酵母——发面包、酿酒都是这种，而实际整个酵母菌大家族种类繁多，已描述的有1500来种，而这可能只占了1%，所有这些酵母菌差异巨大，甚至连代谢方式都不尽相同。

它们中有一些有着极强的适应性，比如我们最常见的酿酒酵母，这种微生物在它们的世界称得上是手握核武的超级杀手。

微生物界的超级杀手

酿酒酵母是所谓的兼性厌氧菌，这意味着它们在有氧的时候会进行有氧呼吸，而在无氧的环境下则进行发酵。

在有氧的环境下，酵母菌可以高效利用糖类产生ATP，同时排出二氧化碳和水。

由于在有氧环境下，它们对糖类的利用率很高，所以这个时候它们会通过出芽的方式快速克隆自己。

由于酵母菌在这个过程中增长很快，所以会快速消耗掉氧气，从而让一些相对密闭的空间进入无氧环境。

有氧过程是作为超级杀手消除异己的第一步，通过将氧气耗尽的方式，它们可以将那些同样会快速分解食物的专性需氧菌淘汰。

△ 发面的时候用保鲜袋密封可以确保酵母菌占据主导

在进入无氧领域之后，无论是真菌还是细菌，它们对糖类和蛋白质的消耗会变得低效，对于酿酒酵母而言，它们的无氧过程会消耗糖类产生乙醇（酒精）和二氧化碳。

酒精对于大部分微生物都友好，因为它能够破坏蛋白质结构和让DNA、RNA变性，是很强的杀菌物质，不过它无法杀死细菌的芽孢。

通过排出酒精的方式，彻底改造自己生活的环境，从而进一步排除异己，随着时间推移，酒精浓度的增加，它们可以杀死大部分竞争者。

其它的厌氧菌也会通过改变环境的方式，来抑制其它微生物的生长，比如另外一种发酵微生物——乳酸菌，这是细菌，我们的酸菜、酸奶等食物就是靠他们制造的。

乳酸菌在缺氧环境会排出乳酸，从而改变环境的pH值，以此来抑制其它微生物的生长，但是不难发现，乳酸菌并不像酵母菌那样“冷血”，非得杀死对手不可。

看到这里，想必大家已经能够知道酵母菌的强大了，但事情还没有结束，包括酿酒酵母在内的一些酵母菌还有第三步，这一步它们连“自己人”也不放过。

当环境中的糖类将耗尽的时候，一些酵母菌就会开始释放各种蛋白质毒素，这些毒素会高效杀死相同或相关的物种。

在酿酒酵母中，研究最多的两种蛋白质毒素变体是K1和K28，其中K1会改变细胞的离子通道并杀死细胞，而K28会进入细胞质并关闭细胞核中的DNA合成，从而引发细胞凋亡。

△ 两个酵母菌释放毒素杀死标红的同类

这类酵母菌有一个专有名字，叫作“杀手酵母（Killer yeast）”，而它们会在环境资源耗之前，把那些抵抗力差的同类给杀死，最终留下有抵抗力的、更强大的种群。

由于像酿酒酵母这种重要的酵母菌，一旦触发它们的杀手本能，就可能会导致酿酒或者面包发酵出问题，所以“杀手酵母”系统早在1963就已经被描述了。

但是直到最近人们才有那么一点点了解其中的原理，目前的一些研究方向正在试图模仿这些毒素来制造抗真菌药物。

最后

酵母菌绝对是人类使用、食用最多的微生物，很多人认为它们只是简单的单细胞微生物，但实际上它们是一种真正的竞争性杀手。

另外，微生物的世界抢夺资源的厮杀也比我们想象得要激烈得多，它们将各种化学物质运用到淋漓尽致。

责任编辑：落木

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