科学探索|与人类和动物共同进化的“有益微生物” 与人类和动物共同进化的“有

尤金·罗森博格是一位珊瑚微生物学家，在进入21世纪时，他遇到了一个相当棘手的问题。当时他在以色列特拉维夫大学工作，忽然发现自己无法复制10年前的突破性发现。这看起来似乎会导致他的学术生涯走向毁灭性的失败，但另一方面，这也引导着罗森博格以一种新的方式思考进化论。
来源：nautil

作者：Moises Velasquez-Manoff
翻译：任天

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海洋温度上升可能加重了一种细菌对珊瑚的威胁。科学家认为，珊瑚可能以某种方式获得了一种新的微生物，从而保护自己不受细菌的侵害
20世纪90年代，罗森博格发现了导致珊瑚疾病的原因。随着海洋温度不断上升，地中海东部的珊瑚已经开始出现白化现象。但没有人真正理解为什么会发生白化，只知道珊瑚虫如果长时间缺少虫黄藻的话，很可能就会饿死。有人认为，珊瑚虫排出藻类是因为在较高的温度下，受到压力的藻类停止了对共生体系的贡献；从某种意义上说，它们是因为效率低下而被立即“解雇” 。
但在一系列实验之后，罗森博格得出了一个不同的结论。他注意到，珊瑚白化区域的边缘聚集了成群的杆状细菌，这表明珊瑚虫受到了感染。他先用抗生素处理海水，杀死这些细菌，然后提高水箱里海水的温度，此时珊瑚就不会白化。因此，单单是海水温度升高并不能引发疾病，细菌在其中扮演着重要的角色。
罗森博格分离出一种名为施罗氏弧菌（Vibrio shiloi，现学名为Vibrio shilonii）的细菌，正是这种细菌引发了珊瑚疾病。施罗氏弧菌与霍乱弧菌同属弧菌属，是名副其实的机会主义者：在正常温度下无害，但当环境变暖时就会导致疾病。
1996年，罗森博格在《自然》（Nature）杂志上发表了这一发现。然而，大约十年后，当他和他的研究生试图复制这个实验时，却接连两次失败。施罗氏弧菌似乎不再引起珊瑚疾病。“珊瑚变得有抵抗力了，”罗森博格说，“这太让人吃惊了。”
罗森博格开始思考可能的解释。人类和其他脊椎动物的免疫系统都具有适应性，当暴露于病原体时，我们的免疫系统可以学习并记忆。在遇到之前侵入过的病原体时，我们可以在它导致伤害之前将其消灭。这就是疫苗的原理。然而，珊瑚缺乏适应性免疫系统，它们并不能以同样的方式从之前的暴露中获得免疫力。
一天早晨散步时，罗森博格向妻子伊拉娜提到了这个问题。作为一位微生物学家兼营养学家，伊拉娜马上提出了一个想法：益生菌，即改善健康的微生物。她解释道，人类身上的原生细菌能帮助抵御病原体，这也是服用抗生素的人在治疗后反而会出现新感染的原因。换言之，消灭与人类共生的微生物为机会主义的病原体打开了大门。
也许就在第一次实验和最后一次实验之间的某个时期，珊瑚获得了新的微生物，使它们免受施罗氏弧菌的侵害。
回到实验室，罗森博格检验了这个想法。他用抗生素治疗珊瑚，杀死它们所携带的一切微生物，然后重复了最初的实验，用施罗氏弧菌来感染珊瑚。此时，随着水箱温度提高，珊瑚开始出现白化。
珊瑚获得的“益生菌”是什么？罗森博格分离出了一种细菌，他称之为EM3 。当该细菌被引入珊瑚中时，对施罗氏弧菌起到了抵抗作用。这或许并非偶然，EM3是一种海水中自然存在的弧菌，呈逗点状，十分活跃。也就是说，珊瑚和敌人的远亲结成了同盟，这种新的共生关系帮助它们适应了不断变化的环境。