微生物、病毒与细胞世界

细菌接合

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动物或植物繁殖时,会通过有性方式在亲代之间重新洗牌基因。细菌没有性别,繁殖也不需要伴侣——它们只是复制自己再一分为二。但它们另有一手绝活,可以直接把有用的基因分享给邻居,有时被称作细菌的“交配”。这一绝活就是接合(conjugation),它更像是递一个 U 盘,而不像是生孩子。

在接合中,一个细菌(供体)伸出一条细长的、管状的附属物,通常是性菌毛(pilus),连接到第二个细菌(受体)。它通过这座桥传过去一份小型 DNA 环的拷贝,这种 DNA 环叫做质粒(plasmid)——一个独立于主染色体之外的小基因环。受体保留这份拷贝,获得质粒所携带的一切,而供体保留自己原有的那份。没有新细胞产生,也没有后代诞生;这是两个活细胞之间的基因分享,而不是繁殖。

接合在医学上意义极其重大,因为被分享的基因往往恰恰是让细菌变得危险的那些,尤其是抗生素抗性基因。一个有抗性的细胞就能把它的抗性质粒交给邻居——甚至交给不同物种的细菌——把一群本可治疗的细菌变成无法治疗的。它是水平基因转移的主要通道之一,正是这种方式让性状在细菌世界里横向扩散,而不仅仅是由亲代纵向传给后代。

在医院里,一个携带抗性质粒的无害肠道细菌,可以与共享同一肠道的致病物种发生接合,一次性把对好几种抗生素的抗性交了过去。那个危险的病菌根本无需自己“挣得”这种抗性——它只是被白白赠予了。

接合可以在一次接触中,就把抗性交给一个危险的细菌。

接合是基因转移,而不是繁殖:两个细胞交换或复制 DNA,却不产生新细胞。细菌的繁殖是另一个独立的过程——二分裂。

又称
bacterial mating细菌结合