酵母其实是一种竞争性杀手：科学家发现一些情况下它会释放毒素

酵母在人们的日常生活中离不开，食物中的面包、红薯、蛋糕等都需要酵母的帮助才能让食物蓬松可口，而制酒工业更是和酵母联系紧密，没有酵母就没有酒精的制造。酵母通常是一种安静的微生物，独特的气味是人们想到酵母时第一时间想到的特征。不过，最近美国斯坦福大学的科学家们发现，酵母其实隐藏着一种“嗜杀”的特性。酵母在一定情况下会竞争性杀死同类和其他微生物，而且有的酵母还能释放毒素。魏老师为什么想要告诉大家酵母是种“嗜杀”植物呢?

酵母有“嗜杀”属性的说法并不是什么怪癖，它是真的。此前，科学家们发现，有一些酵母会刺激人类免疫反应，因而被人类利用来制备疫苗。酵母菌在食物、空气以及人体身上都会大量生长，有些种类的酵母趋光性非常强，有着自己的日夜节律，也有些种类的酵母灭活后不会死去，而是会形成大量的孢子。考古学家甚至发现，古代人类就已经开始利用酵母来酿酒。而人类和酵母之间的合作只是酵母的一部分。

酵母菌被归到真菌界，它和细菌的关系有点像绿藻、苔藓和蕨类植物之于植物界。在微生物世界中，酵母并不是孤家寡人的存在，它和其他微生物一样有着自己的生存机制，当遇到竞争时，酵母不仅会分泌酶降解其他微生物释放的毒素，还会和其他微生物加入微生物共同体，这样酵母就有了更多资源能够在生态圈中生存下去。然而，也正是因为酵母对于生存的渴求，有的酵母会释放毒素。

早在几十年前，就有科学家发现，有的酵母菌种会释放毒素杀死同类或者其他微生物。被杀死的微生物所释放的毒素和被杀死的酵母所释放的毒素有相似之处，都会扰乱细胞膜和细胞壁，甚至直接降低细胞膜和细胞壁的通透性从而引起溶质外流。所以，科学家们称这种酵母菌叫做“嗜杀酵母”。非常多种的酵母菌被证实有嗜杀特性，甚至有一种植物可以通过增加害虫的嗜杀酵母菌数量减轻自己被害虫寄生的可能性。

嗜杀酵母有多少种呢?科学家们在2013年发现了45种嗜杀酵母，到2020年，科学家们终于发现了这一切只是一个开始。2020年，美国斯坦福大学的科学家们从全世界范围内收集了9716个酵母菌种，发现了1118种嗜杀酵母!是的，这项工作发现了有200-300%更多种嗜杀酵母。11种嗜杀酵母被划分为11种类型，这些类型和酿酒酵母的分类有所相似，因为11种类型分泌的毒素活性和免疫性不同，给这些酵母菌种分类带来了挑战。

这些1万多种酵母菌种是如何被发现的呢?种类如此之多，发现它们所有是一项庞大的工程，但是这项工程由一开始就没有被科学家付诸人工智能。手动将酵母菌种放到培养皿进行培养是最快最直接的方法，但是一万多个酵母菌种进行人工培养一定是一个让人不敢想象的工程量。幸运的是，科学家们在1990年提出了微墨斑技术，有了这项技术，科学家们就可以通过制定培养条件，使酵母在条件下生长出颜色发生变化，从而利用激光扫描并对数据进行处理最终得出酵母菌种的分类。

然而，激光扫描相当于人类对酵母的一个观察，而酵母菌种的颜色和酵母菌种的活性并不是完全一样的，所以，科学家们就要利用其它技术来对酵母的活性进行分析。在这项工作中，科学家们使用了单细胞转录组测定技术，这项技术可以帮助科学家们将活性进行分类。当然，不仅如此，科学家们还对酵母的DNA进行序列测定来加强对酵母菌种的分类。有这样的技术，科学家们就可以将所有酵母菌种的活性和DNA序列进行比对，最终发现了这200-300%更多的酵母菌种。

嗜杀酵母是一个庞大的资源，科学家们的第一反应当然是将其用于医疗领域。目前，抗真菌剂的种类非常少，很多抗真菌剂的工作原理都是抑制真菌细胞膜的生长，这样，真菌细胞就会死因为细胞壁失去了保护。与之相比，嗜杀酵母释放毒素的工作原理更加直接，因为它会直接破坏真菌细胞膜，这样真菌细胞就会直接死亡。

由于嗜杀酵母释放毒素杀死真菌细胞的过程更加直接，科学家们认为它可能比现有的抗真菌剂更有效。如果科学家们能够发现对人类细胞无害的嗜杀酵母或者将嗜杀酵母的毒素的活性低至对人类细胞无害，那么嗜杀酵母就能够成为更好的抗真菌剂。

然而，嗜杀酵母在医疗领域的应用有两个问题。首先，嗜杀酵母的工作原理是破坏细胞膜，但是细胞膜的活性受环境因素影响，尤其是气温因素，高温会提高细胞膜的活性。嗜杀酵母不仅会在高温下的活性变高，同时还会在高酸环境下的活性变高，甚至在pH值变低的环境下也会产生相同的效果。

医疗环境和自然环境是截然不同的，医疗环境一般是保持在相对稳定的温度和pH值的，为了冷冻保存休眠的细胞，科学家们将其放到了低温冰箱中，这样，嗜杀酵母在人体内释放毒素的能力就会大大降低。在自然环境中，嗜杀酵母可以释放毒素，但在人体中，嗜杀酵母很难释放毒素。其次，嗜杀酵母在环境中的生存条件是多变的，开放的自然环境中，嗜杀酵母要学会在各种环境中生存，不然就会因为生存条件不佳死掉。在开放的自然环境中，嗜杀酵母可以学会在各种环境中生存，甚至可以学会释放毒素杀死竞争对手。

然而，在人工条件下，嗜杀酵母没有学会在各种环境中生存的能力，要么因为环境条件差而死掉，要么因为释放毒素杀死竞争对手而杀光，最终一样没有了。在开放的自然环境中，嗜杀酵母可以学会在各种环境中生存，增强环境适应性。在人工条件下，嗜杀酵母可以释放毒素杀死竞争对手，但是会减少环境适应性，因此既不适应环境，也有可能因此而非常脆弱。

这两个问题都可以通过人工选择和改造解决。人工选择就是让嗜杀酵母在适应人工条件的环境中生存，通过筛选最终得到环境适应性更强的嗜杀酵母。改造嗜杀酵母可以利用基因编辑的技术对其进行改造，改造后的嗜杀酵母可以在人工条件中生存，也有可能释放毒素杀死竞争对手，甚至还有可能同时持有这两个能力。

嗜杀酵母除了在医疗领域有潜在的应用价值，其它方面也有潜在的应用价值。在制酒工业中，酵母和野生酵母是有着非常高的竞争的关系。在制酒工业中，酵母要么产酒，要么干脆就死了，而野生酵母没有这样的限制，所以，野生酵母比酿酒酵母更容易在制酒过程中混进鸡蛋里的蛋壳碎片中，从而破坏酒的质量。

如果酿酒酵母和野生酵母同时混在葡萄酒中，人类就会认为是酿酒酵母的问题，从而毁掉质量非常好的葡萄酒。如果嗜杀酵母出现在这个时候，它们就有了杀死野生酵母的理由，但是，人类就会觉得葡萄酒质量好，从而毁掉坏葡萄酒的理由，这样，坏葡萄酒就可以成为好葡萄酒的辅助品，从而降低损失。

有一种嗜杀酵母叫做“克卢德”，它是一种特殊的酿酒酵母，人们非常希望在野生酵母导致质量调不好的时候能够出现在葡萄酒中。人类可以通过培养华莱士种将嗜杀酵母和野生酵母混在一起，如果你力气大，可以多摇几下瓶子来保证混合。在科学家们研究嗜杀酵母的时候，有个想法是让嗜杀酵母释放毒素来杀死野生酵母，但是后来被证明，酿酒酵母在这样的过程中肯定会被杀掉，所以这个想法没有被保留。

在科学家们发现嗜杀酵母的时候，一片哗然，因为它的现象和原理都是前所未见的，甚至在众多优秀的科学家中也引起了一场大讨论。嗜杀酵母的发现为微生物世界的竞争和生存机制上又增加了一块新的拼图，同时，也启示了人类对微生物的深入探索。

嗜杀酵母是一种威胁微生物生存的竞争性杀手，同时，也是一种资源。可以说，嗜杀酵母是一种分寸关键的存在，如果分寸抓得好，嗜杀酵母就能保护酵母，增加葡萄酒的产量和质量，如果分寸抓不好，嗜杀酵母就会释放毒素杀死酵母。因此，探索新的酵母菌种和机制非常重要，但是应该从它的角度继续研究，而不是用它的角度继续研究。