精選聯盟

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

作者:森羅萬象原創

閱讀此文前,麻煩您點選一下“關注”,既友善您進行讨論與分享,又給您帶來不一樣的參與感,感謝您的支援。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

綜述

酵母,這看似平凡無奇的生物,實則蘊藏着令人驚歎的力量。在我們日常生活中,酵母廣泛存在于面包、饅頭等食物中,為它們增添了獨特的風味和口感。然而,酵母的世界遠比我們想象的更加複雜和神秘。

科學家們發現,對于人類而言應用廣泛的酵母也存在“陰暗面”,酵母菌可能具有競争性殺手的特性,在某些情況下它會釋放一種毒素,可以殺死相近的同類甚至是其他微生物。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

同類相殘的酵母

在自然界,無論是種群内部還是外部,競争都是普遍存在的,酵母也不例外。酵母族群相當龐大,目前人類已經發現了超1500種不同的酵母,不過隻有其中的少部分可以用來釀酒和制造面包饅頭等面食。

某些情況下,酵母菌在繁殖生長過程中,會向體外分泌一種可以殺死同類的毒蛋白,這種蛋白被稱為“嗜殺毒素”,而分泌毒素的酵母被稱為“嗜殺酵母”。1963年, Makower和Bevan在釀酒酵母中首次發現了這種現象。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

目前,已經在葡萄酒,啤酒和清酒釀造過程中,發現了嗜殺菌株的存在,并在球拟酵母,假絲酵母,威爾酵母菌和隐球酵母等多個菌屬中分離出嗜殺菌株。

比如啤酒酵母,它在生長到指數期,即适應環境後的快速繁殖期,在pH值在2.9—4.9之間,會向體外釋放毒蛋白,而在靜止期幾乎不釋放。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

生物學上,将能産生毒素并可以殺死近緣菌株的酵母菌稱為“嗜殺酵母”,可以被毒素所殺死的菌株稱為“敏感酵母”,無法殺死其他毒株,也無法被毒素殺死的酵母稱為“中性酵母”。不同類型嗜殺酵母分泌的毒素活性不同,對不同類型的毒素免疫力也不同。

根據不同毒素和的特性和免疫性,可以把嗜殺酵母分為從K1—K11的11種類型。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

生成毒素的環境

1979年,Bussey和Palfree精制了K1型葡萄汁酵母毒素,發現這種毒素是一種分子量約為11500Da的小型蛋白質。在其氨基酸序列中,存在5分子的色氨酸,缺少了精氨酸和脯氨酸,通常和酵母菌細胞壁甘露聚糖成分凝聚成不均勻的大集合體而存在。

不同類型的毒素有其最适宜的活性環境,K1型毒素最适宜的pH值範圍為4.6—4.8,K2型釀酒酵母毒素最适宜的pH值範圍為4.2—4.4,超出pH值範圍後毒素活性會有不同程度減弱。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

此外,嗜殺毒素具有對熱不穩定的特點,高于40℃會普遍失活。K1型毒素在25℃時最穩定,K2型在30℃時最穩定。26℃環境下,将K1型毒素激烈震蕩25分鐘,或是加入蛋白酶反應一段時間,可使其失去活性。

不過,也有的酵母适應環境能力更強。威爾酵母菌産生的毒素可以耐受60℃的環境,漢遜酵母菌的毒素則可以耐受100℃。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

嗜殺酵母培養基中,在最适宜的pH值和溫度下,毒素蛋白生成量會達到最大。以酵母膏,蛋白胨作為氮源時,也可以快速提高毒素的生成量,不過添加過量則會影響毒素的形成。

進入對數期後,嗜殺酵母的嗜殺活性最強。與此同時,相應的敏感酵母對毒素也最為敏感。當進入生長靜止期後,敏感酵母對毒素的抗性會有所增強,毒素對其的緻死作用逐漸減弱。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

嗜殺酵母的應用

制酒工業中,存在野生酵母會污染發酵過程的現象,導緻良品率低下。為此,可以培育特定的嗜殺酵母菌株,來防止野生酵母的污染。如果通過轉基因育種技術,将嗜殺酵母主導嗜殺的基因轉移到生産用酵母上,也可以使得其獲得嗜殺特性,達到預防污染的效果。

嗜殺酵母可以用來鑒别菌株。應用于工業和醫療的酵母都屬于特定的菌種,它們會對不同的嗜殺毒素表現出不同的敏感性,可以利用這一特性來鑒别特定的酵母菌種。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

嗜殺酵母毒素不止可以殺死酵母菌同類,也可以殺死很多真核和原核微生物。是以,科學家們開始探索将這種嗜殺毒素作為一種抗真菌劑的可能性,用以對抗病原酵母和其他微生物的感染。最新的研究已經取得了部分進展,将嗜殺毒素應用于治療皮膚真菌感染等問題上。

不過這其中還存在一個問題需要解決,嗜殺毒素的活性受到其所處環境的pH值和溫度等因素的影響,而人體皮膚環境與其适宜的pH值和溫度是不同的,要将其有效應用于治療中,需要解決如何在與人體皮膚環境下保持其穩定性和活性的問題。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

當然,在自然界中存在着大量的嗜殺酵母菌種。未來,科學家有可能分離和選育出适應範圍更廣,對不同pH值和環境溫度更穩定的菌種。這将為嗜殺毒素在醫療應用中的使用提供更廣闊的可能性。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

結尾

嗜殺酵母的發現引發了人們對微生物世界更深層次的探索與思考,其釋放的嗜殺毒素,揭示了微生物世界中的複雜競争與生存之道。

這一發現不僅加深了我們對酵母的了解,也為生物科學領域帶來了新的視角和機遇。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

嗜殺酵母不僅在制酒工業中具有潛在應用,防止野生酵母的污染,還可能成為抗真菌劑的一種新型選擇,用于治療病原酵母和其他微生物感染。

盡管在應用過程中面臨一些技術挑戰,但随着科學技術的不斷進步,這些障礙有望被逐漸克服。

事實上酵母是一種競争性殺手:科學家發現一種新的毒害情況

最後,由于平台規則,隻有當您跟我有更多互動的時候,才會被認定為鐵粉。如果您喜歡我的文章,可以點個“關注”,成為鐵粉後能第一時間收到文章推送。

繼續閱讀