创新背景

面包烘焙是一种受到人们广泛喜爱的烹饪选项，烘焙面包离不开使用酵母。酵母是一种单细胞真菌，能将糖发酵成酒精和二氧化碳，是一种典型的异养兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下都能够存活，是一种天然发酵剂。

创新过程

东京大学的研究人员现在发现酵母不仅是简单的单细胞微生物，它的生存策略具有“竞争性”。

当缺乏葡萄糖时，酵母会释放出一种毒素，这种毒素会毒害进入其周围栖息地的其他微生物，甚至是它自己的克隆体。

在葡萄糖饥饿的危急生存情况下，酵母将毒素释放到它们的栖息地，杀死其他微生物，而酵母本身会获得耐药性，研究人员将这种现象称为“后来者杀戮”。并且，酵母产生的毒素也可以杀死它们不适应的克隆体，因此它们不仅有杀死入侵微生物的风险，还有杀死自己的后代的风险。研究人员表示，这种看似危险且几乎等同于自杀的行为以前从未在单细胞生物体中发现过，甚至不被认为是存在的。

被克隆细胞产生的毒素毒害的酵母细胞（已死细胞用染料标记）。

尽管合作行为形式在许多细菌和真菌中是众所周知的，但研究第一次发现单细胞生物克隆细胞中存在竞争。这对理解微生物的生态学以及一些特定的微生物在发酵过程中生长而另一些则不生长具有重要意义。为了验证这一发现，研究小组在限制葡萄糖和富含葡萄糖的条件下分别培养克隆细胞（即来自同一亲本细胞）。当细胞组合在一起时，它们的生长模式表明，已经适应葡萄糖饥饿的酵母细胞能够毒害后来者并为自己保留食物资源。

研究揭示了酵母行为不为人知的自私一面，新发现的现象类似于古希腊哲学家库兰尼的卡内德斯提出的一个思想实验，称为卡内迪斯木板：如果一个水手抓住一块只能支撑一个人的木板从海难中逃脱，然后推开另一个追赶他的水手，他是否会被指控谋杀？研究人员认为，这种策略可能有助于酵母避免种群的大规模饥饿，同时也有助于选择更有可能延续其谱系的产生毒素的后代。研究在几种不同类型的酵母中观察到了这种策略，包括啤酒、面包和葡萄酒 ，这可能意味着这种现象可能在这种不同的物种中更广泛地发生。

这一发现可用于为经济上重要的酵母物种开发有用的生长控制机制，例如食品工业中使用的酵母。虽然不包括在这项研究中，但它也可能为更好地控制可能对人类和动物健康产生负面影响的酵母类型铺平道路。团队接下来想探索这一发现对细胞进化的影响。

对于多细胞生物的发育，不仅需要相互激活细胞生长，还需要相互抑制克隆细胞中的细胞生长或程序性细胞死亡。真菌比其他生物更容易在单细胞和多细胞之间发生进化过渡，研究试图探索后来者杀戮与多细胞生物进化之间的关系。

创新价值

酵母所具有“后来者杀戮”生存策略的发现有助于科学研究者了解单细胞微生物的行为、单细胞生物到多细胞生物的进化机制。研究将为理解生态系统发展和进化转变做出重大贡献，并对食品工业的潜在有用应用。