#单细胞生物如何实现趋利避害#
这个问题问的是单细胞生物如何趋利避害，本身趋利避害是一个很宽泛的概念，我觉得可以拆分成两个环节：发现环境中的利/害和做出响应，比如发现某个地方的养分浓度高，然后向养分游动；等过了一会发现养分吃光了，而这个地方挤满了同类的个体，就向同类稀疏的地方游动。这两句话里面其实包含着相当复杂的生物机制。
单细胞生物的运动方式，以及要如何判断周围个体多少的问题。事实上单细胞生物之间并不是只能以个体做出行为的，它们互相之间也能通过一个系统“交流”来知道环境中有多少个其他个体，而这个系统使得单细胞生物能够更好的趋利避害。
当你阅读这段话的时候，你通过阅读汉字获取信息，或许正同时默念着这句话。这一套文字语言系统是人类作为智慧生命的基本前提。低等一些的动物虽然无法说出复杂的语言，但它们仍然能依靠各种载体来传播信息，比如保护色，信息素，叫声等等。然而更为低等的微生物是如何互相传递信息的呢？它们没有获取信息需要的视觉嗅觉等各种感官，身为单细胞生命，它们也没有神经系统可以处理信息。
正如每篇科普文章里“曾经”的结论都是为了引出后来的新发现一样，在上世纪60-70年代科学家发现并逐渐了解了微生物上存在分泌信号分子---监测环境信号分子浓度---根据浓度水平响应来抑制/启动特定基因表达---最终使微生物在群体层面上行为达到同步化的一套系统。这个系统被命名为Quorum Sensing System，简称QS。Quorum本来指的是法律上法定人数的意思，在这里用来形容和细菌群体密度以及数量相关的QS系统非常巧妙。
Quorum sensing的机理简单言之，就是每个细菌个体，都持续地以低浓度释放一定的信号分子，当细菌的数量达到一定值的时候，信号分子的浓度也就达到一定阈值，其与对应的受体或者激酶结合，激活对应的启动子下游基因的表达，在其中同样包括该信号分子的合成酶（这是尤其关键的），故形成一个简单的正反馈网络。通过正反馈网络，环境中的信号分子浓度迅速提高，由此迅速对整个微环境中的微生物行为进行同步。
一个对QS系统机理的简单示意图，AHL是一种信号分子，在不断分泌到达阈值后启动下游基因
群体感应最初是在夏威夷短尾鱿鱼身体中的腔室中发现并且研究的。与夏威夷短尾鱿鱼共生的费氏弧菌被储藏在鱿鱼特定的器官里面，每到夜晚来临的时候，细菌生长到一定的细胞密度，就会通过群体感应系统激活下游的荧光素酶的合成。接着由荧光素酶催化发出荧光。鱿鱼通过这种荧光求偶或者隐藏自己的影子。在鱿鱼的腔室背部和四周有类似反射镜的表面，而腹侧有棱镜状的肌肉，调节光强弱。鱿鱼为费氏弧菌提供富营养的培养环境，通过细胞表面受体的选择性作用捕获特定的细菌，而菌通过周期性的发光为鱿鱼提供某种生存优势。要实现群体层面上的同步发光，就只能通过QS系统。
费氏弧菌
QS系统允许了微生物能够在群体层面上有感知和响应做出决策的能力，使微生物某种意义上具备一些“智能”。比如形成生物膜（biofilm）和致病菌分泌毒素，都需要在短时间内大量微生物的协同工作，而细菌间彼此交流的“语言”QS系统就显得尤为关键。我们以致病菌为例，如果没有QS系统，每个致病菌只能自行“决定”致病基因表达的时机，分泌毒素，最终很可能被免疫系统逐个击破，从群体层面上致病菌也无法繁衍下去。分泌生物膜同理，必须要一地的细菌同时分泌才能有效。
而有了QS系统后，只要环境中致病菌的数量达到阈值，致病菌就选择同步启动致病基因表达，分泌毒素，更高效的搞起破坏来。这里分泌毒素的场景也可以替换成生成生物膜，增快/降低繁殖速度等各种程序--而在细菌在不同浓度下会执行不同的写在DNA里的程序：金黄色葡萄球菌在低细胞浓度的情况下开启生物膜的形成，表达粘连蛋白；在高细胞浓度的情况下，抑制生物膜的形成，并表达外毒素与蛋白酶还有其他一些感染因子，就是通过QS系统实现的。QS系统的机制其实并不复杂，但就是这样一个信号浓度达到阈值——启动相关基因表达——实现群体行为的系统，使得微生物能涌现出群体行为，通过菌多力量大来增加对环境的适应性，也就是题目中问的“趋利避害”。
大家或许都听说过巴别塔的故事，上帝为了不让人类能够建成通天的巴别塔，使不同的人使用不同的语言，这样人类之间就产生了隔阂和不同的文化，再也无法合作建设巴别塔了。而QS系统作为细菌的语言，在演化过程中也产生了不同的“语种”和“语系”，它们分别是介导革兰氏阳性菌群体感应的寡肽、介导革兰氏阴性菌群体感应的酰基高丝氨酸内酯（AHL）和能同时介导革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌群体感应的自诱导物-2。
如果说上面三种是不同语系的话，AHL的QS系统也有几种不同的信号分子和对应的感受器，这就是不同的语种。有的细菌甚至还是天生的“多语言者”，具备生存上的某种优势。信号分子和感受器的特异性也是QS系统的一个特点。以AHL信号分子为例，它们拥有相似的化学结构，只是碳链长度上有区别，但这一差异就导致了信号分子之间不能互相被对应感受器识别（当然，有的时候还是会出现串扰，自然界的东西哪有严格正交的）。无论是深究不同QS系统间的串扰现象及其作用，改造QS系统的正交性，还是利用QS系统特异性来实现一些工程上的目标，都是很有意思的研究。
Las,Rhl,Lux3种不同的QS系统的信号分子结构是比较类似的，因此互相之间会有串扰
给一个更直观的例子，QS系统在合成生物学中经常被用到，这个文章中研究者就利用了QS系统中的lux系统，让改造后的细菌实现同步裂解，原理就是群体规模到达一定的时候（即环境中AHL分子打到一定浓度）就启动QS系统引导的裂解程序。
A图是环路设计，这个环路的工作效果是细菌会在繁殖到一定数目后同步裂解，设计好的工程菌自带荧光，所以可以看到下面视频中荧光的闪烁
荧光消失=细菌裂解
在我一个微生物学门外汉看来，QS系统是微生物最有趣的一个特性。它让微生物能够表现出群体性质和涌现出一些群体行为，而这个演化而来的系统虽然并不完美（不同QS系统的信号分子-感受器之间的串扰其实挺严重的），但在合成生物学领域能做很多事情，包括但不限于：搭设生物中的“电路和逻辑门”，检测微生物密度，实现细胞之间的通讯，etc。最酷炫的就是搭设生物电路，想象一下，我们有不同的QS系统（信号分子和感受器），信号分子和感受器之间有特异性，那么就可以搞出与门，或门，NOR gate等各种元件来。有关这个话题就在此不多赘述了，感兴趣的读者可以去搜索Quorum Sensing+ Gene Circuits，这也并不是什么很新的东西。
这个问题问的是单细胞生物如何趋利避害，本身趋利避害是一个很宽泛的概念，我觉得可以拆分成两个环节：发现环境中的利/害和做出响应，比如发现某个地方的养分浓度高，然后向养分游动；等过了一会发现养分吃光了，而这个地方挤满了同类的个体，就向同类稀疏的地方游动。这两句话里面其实包含着相当复杂的生物机制。
单细胞生物的运动方式，以及要如何判断周围个体多少的问题。事实上单细胞生物之间并不是只能以个体做出行为的，它们互相之间也能通过一个系统“交流”来知道环境中有多少个其他个体，而这个系统使得单细胞生物能够更好的趋利避害。
当你阅读这段话的时候，你通过阅读汉字获取信息，或许正同时默念着这句话。这一套文字语言系统是人类作为智慧生命的基本前提。低等一些的动物虽然无法说出复杂的语言，但它们仍然能依靠各种载体来传播信息，比如保护色，信息素，叫声等等。然而更为低等的微生物是如何互相传递信息的呢？它们没有获取信息需要的视觉嗅觉等各种感官，身为单细胞生命，它们也没有神经系统可以处理信息。
正如每篇科普文章里“曾经”的结论都是为了引出后来的新发现一样，在上世纪60-70年代科学家发现并逐渐了解了微生物上存在分泌信号分子---监测环境信号分子浓度---根据浓度水平响应来抑制/启动特定基因表达---最终使微生物在群体层面上行为达到同步化的一套系统。这个系统被命名为Quorum Sensing System，简称QS。Quorum本来指的是法律上法定人数的意思，在这里用来形容和细菌群体密度以及数量相关的QS系统非常巧妙。
Quorum sensing的机理简单言之，就是每个细菌个体，都持续地以低浓度释放一定的信号分子，当细菌的数量达到一定值的时候，信号分子的浓度也就达到一定阈值，其与对应的受体或者激酶结合，激活对应的启动子下游基因的表达，在其中同样包括该信号分子的合成酶（这是尤其关键的），故形成一个简单的正反馈网络。通过正反馈网络，环境中的信号分子浓度迅速提高，由此迅速对整个微环境中的微生物行为进行同步。
一个对QS系统机理的简单示意图，AHL是一种信号分子，在不断分泌到达阈值后启动下游基因
群体感应最初是在夏威夷短尾鱿鱼身体中的腔室中发现并且研究的。与夏威夷短尾鱿鱼共生的费氏弧菌被储藏在鱿鱼特定的器官里面，每到夜晚来临的时候，细菌生长到一定的细胞密度，就会通过群体感应系统激活下游的荧光素酶的合成。接着由荧光素酶催化发出荧光。鱿鱼通过这种荧光求偶或者隐藏自己的影子。在鱿鱼的腔室背部和四周有类似反射镜的表面，而腹侧有棱镜状的肌肉，调节光强弱。鱿鱼为费氏弧菌提供富营养的培养环境，通过细胞表面受体的选择性作用捕获特定的细菌，而菌通过周期性的发光为鱿鱼提供某种生存优势。要实现群体层面上的同步发光，就只能通过QS系统。
费氏弧菌
QS系统允许了微生物能够在群体层面上有感知和响应做出决策的能力，使微生物某种意义上具备一些“智能”。比如形成生物膜（biofilm）和致病菌分泌毒素，都需要在短时间内大量微生物的协同工作，而细菌间彼此交流的“语言”QS系统就显得尤为关键。我们以致病菌为例，如果没有QS系统，每个致病菌只能自行“决定”致病基因表达的时机，分泌毒素，最终很可能被免疫系统逐个击破，从群体层面上致病菌也无法繁衍下去。分泌生物膜同理，必须要一地的细菌同时分泌才能有效。
而有了QS系统后，只要环境中致病菌的数量达到阈值，致病菌就选择同步启动致病基因表达，分泌毒素，更高效的搞起破坏来。这里分泌毒素的场景也可以替换成生成生物膜，增快/降低繁殖速度等各种程序--而在细菌在不同浓度下会执行不同的写在DNA里的程序：金黄色葡萄球菌在低细胞浓度的情况下开启生物膜的形成，表达粘连蛋白；在高细胞浓度的情况下，抑制生物膜的形成，并表达外毒素与蛋白酶还有其他一些感染因子，就是通过QS系统实现的。QS系统的机制其实并不复杂，但就是这样一个信号浓度达到阈值——启动相关基因表达——实现群体行为的系统，使得微生物能涌现出群体行为，通过菌多力量大来增加对环境的适应性，也就是题目中问的“趋利避害”。
大家或许都听说过巴别塔的故事，上帝为了不让人类能够建成通天的巴别塔，使不同的人使用不同的语言，这样人类之间就产生了隔阂和不同的文化，再也无法合作建设巴别塔了。而QS系统作为细菌的语言，在演化过程中也产生了不同的“语种”和“语系”，它们分别是介导革兰氏阳性菌群体感应的寡肽、介导革兰氏阴性菌群体感应的酰基高丝氨酸内酯（AHL）和能同时介导革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌群体感应的自诱导物-2。
如果说上面三种是不同语系的话，AHL的QS系统也有几种不同的信号分子和对应的感受器，这就是不同的语种。有的细菌甚至还是天生的“多语言者”，具备生存上的某种优势。信号分子和感受器的特异性也是QS系统的一个特点。以AHL信号分子为例，它们拥有相似的化学结构，只是碳链长度上有区别，但这一差异就导致了信号分子之间不能互相被对应感受器识别（当然，有的时候还是会出现串扰，自然界的东西哪有严格正交的）。无论是深究不同QS系统间的串扰现象及其作用，改造QS系统的正交性，还是利用QS系统特异性来实现一些工程上的目标，都是很有意思的研究。
Las,Rhl,Lux3种不同的QS系统的信号分子结构是比较类似的，因此互相之间会有串扰
给一个更直观的例子，QS系统在合成生物学中经常被用到，这个文章中研究者就利用了QS系统中的lux系统，让改造后的细菌实现同步裂解，原理就是群体规模到达一定的时候（即环境中AHL分子打到一定浓度）就启动QS系统引导的裂解程序。
A图是环路设计，这个环路的工作效果是细菌会在繁殖到一定数目后同步裂解，设计好的工程菌自带荧光，所以可以看到下面视频中荧光的闪烁
荧光消失=细菌裂解
在我一个微生物学门外汉看来，QS系统是微生物最有趣的一个特性。它让微生物能够表现出群体性质和涌现出一些群体行为，而这个演化而来的系统虽然并不完美（不同QS系统的信号分子-感受器之间的串扰其实挺严重的），但在合成生物学领域能做很多事情，包括但不限于：搭设生物中的“电路和逻辑门”，检测微生物密度，实现细胞之间的通讯，etc。最酷炫的就是搭设生物电路，想象一下，我们有不同的QS系统（信号分子和感受器），信号分子和感受器之间有特异性，那么就可以搞出与门，或门，NOR gate等各种元件来。有关这个话题就在此不多赘述了，感兴趣的读者可以去搜索Quorum Sensing+ Gene Circuits，这也并不是什么很新的东西。
当一档接一档的选秀节目接踵而至后，不难发现选出来的男团和女团也就一茬不如一茬了，这个时候大家也便纷纷开始怀念上世纪80年代末最为走红的三人男团“小虎队”了，作为鼻祖的吴奇隆、苏有朋和陈志朋一直以来都活跃在娱乐圈，比如小编今天要与大家分享的关于50岁吴奇隆晒近照霹雳虎秒变泥巴虎的故事就是这样，简直就是向世人证明了他“冻龄男神”的称号是实至名归的！
首先来看吴奇隆在“小虎队”时期的旧照，有图有真相最为三人中的大哥，他并不像其他两位弟弟一样天生拥有着一张娃娃脸，眉宇之间流露出来的英气是非常逼人的，再加上他跆拳道的真功夫，所以也就得名“霹雳虎”。
再看他在自己社交平台上晒出来的近照，别看他已经整整50岁了，但是却还保持着一颗童心，在脸上抹上了一些泥巴之后，第一反应不是马上洗掉，而是拿出手机宠镜头拍了几张照片，然后还特地分享给了支持自己数十年的粉丝们。
按道理来讲50岁的他应该是没有办法与娱乐圈年轻一茬的男星比拼颜值的，可是近照却告诉人们他才是真正的冻龄男神，皮肤状态还是非常紧致的，就好像依旧是一位20岁的少年一样，完完全全属于00后和10后年轻网友喜欢的样子，接下来再红个十年二十年也是非常有可能的了。
首先来看吴奇隆在“小虎队”时期的旧照，有图有真相最为三人中的大哥，他并不像其他两位弟弟一样天生拥有着一张娃娃脸，眉宇之间流露出来的英气是非常逼人的，再加上他跆拳道的真功夫，所以也就得名“霹雳虎”。
再看他在自己社交平台上晒出来的近照，别看他已经整整50岁了，但是却还保持着一颗童心，在脸上抹上了一些泥巴之后，第一反应不是马上洗掉，而是拿出手机宠镜头拍了几张照片，然后还特地分享给了支持自己数十年的粉丝们。
按道理来讲50岁的他应该是没有办法与娱乐圈年轻一茬的男星比拼颜值的，可是近照却告诉人们他才是真正的冻龄男神，皮肤状态还是非常紧致的，就好像依旧是一位20岁的少年一样，完完全全属于00后和10后年轻网友喜欢的样子，接下来再红个十年二十年也是非常有可能的了。
活着
人生活着不易
人活着都会经历各不相同的成长过程
不同环境下成长着不同的人
相同的阳光相同的光热 不同的感受
有人会说阳光好温暖 好温暖
有人还会说阳光太刺眼
有人直接遮挡阳光辐射
还有人一辈子都无法见到光明
不是只有心里阴暗的人
无法感受阳光的温度
还有很多心里扭曲的人
也无法感受阳光的温热
活着不易
无论在社会中 家庭中
都要学会做一个自带光和热的人
给别人一束光
点亮了他人也照亮了自己
何乐而不为
我喜欢我自己
因为我一直内心乐观
活成一盏明亮的灯
照亮自己也温暖了他人
活着一定要自信
自信往往树立在
乐观的心态
骨子里善良 天生的人品
天使般笑容
傻子般智商
花痴般的情商
我一直这样活着
活了许多年
再难的事
到我这儿都觉得不是什么事
因为正真的生活
都是日常基本琐事
无需数理化解题
但必须拥有一个智慧的头脑
你可以不聪明
但不可以缺乏智慧
活着一定要从自己内心深处
寻找一个良好的心态
活着就要好好认真的活着
无论贫穷与富贵
无论疾病与灾难
都要积极乐观的去面对
直到闭上双眼停止心跳的那一刻
都不要辜负一生一世的生命
因为生命只有一次
只有好好活着
生命才不会被辜负
人生活着不易
人活着都会经历各不相同的成长过程
不同环境下成长着不同的人
相同的阳光相同的光热 不同的感受
有人会说阳光好温暖 好温暖
有人还会说阳光太刺眼
有人直接遮挡阳光辐射
还有人一辈子都无法见到光明
不是只有心里阴暗的人
无法感受阳光的温度
还有很多心里扭曲的人
也无法感受阳光的温热
活着不易
无论在社会中 家庭中
都要学会做一个自带光和热的人
给别人一束光
点亮了他人也照亮了自己
何乐而不为
我喜欢我自己
因为我一直内心乐观
活成一盏明亮的灯
照亮自己也温暖了他人
活着一定要自信
自信往往树立在
乐观的心态
骨子里善良 天生的人品
天使般笑容
傻子般智商
花痴般的情商
我一直这样活着
活了许多年
再难的事
到我这儿都觉得不是什么事
因为正真的生活
都是日常基本琐事
无需数理化解题
但必须拥有一个智慧的头脑
你可以不聪明
但不可以缺乏智慧
活着一定要从自己内心深处
寻找一个良好的心态
活着就要好好认真的活着
无论贫穷与富贵
无论疾病与灾难
都要积极乐观的去面对
直到闭上双眼停止心跳的那一刻
都不要辜负一生一世的生命
因为生命只有一次
只有好好活着
生命才不会被辜负
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