最近发现的一种被称为”迟到者杀戮”的现象描述了酵母在缺乏葡萄糖时如何杀死自己的克隆和附近的其他微生物来竞争生存机会。酵母不是我们一直认为的那种简单的单细胞微生物，而是一种竞争性杀手。当酵母缺失葡萄糖时，它会释放一种毒素，可以杀死进入其栖息地的任何其他微生物，甚至是自己的复制体。
这种以前未知的毒害现象增加了我们对单细胞微生物行为和单细胞生物向多细胞生物进化的知识。它在食品工业中也有潜在的宝贵用途。
在冠状病毒导致的肺炎大流行期间，烘烤面包作为一种新的消遣方式得到了普及，所以现在你可能会发现在许多厨房的柜子里藏着一小包干酵母。几千年来，这种活生生的小真菌一直是我们饮食中的一个重要组成部分，使我们能够享受松软的面包、甜酒和有泡沫的啤酒。酵母以前被认为是一种简单的单细胞（single-cell）微生物，但现在东京大学的研究人员表明它有一种杀戮式的生存策略。
有超过1500种已知的酵母。有些是烘焙和酿酒所必需的，而其他的则会引起感染，影响人类和动物的健康。
“在葡萄糖饥饿的关键生存状态下，酵母会向它们的栖息地释放毒素，这些毒素会杀死其他微生物，同时酵母本身也会获得抵抗力，”来自艺术和科学研究生院的助理教授Tetsuhiro Hatakeyama解释道。”我们把这种现象称为迟到者的杀戮。我们更惊讶地发现，酵母菌产生的毒素也能杀死它们的非适应性克隆，因此它们不仅有可能杀死入侵的微生物，而且还有可能杀死自己复制的后代。这种看似冒险和几乎是自杀的行为以前没有在单细胞生物体中发现过，甚至没有人认为它存在”。
尽管许多细菌和真菌显示出合作的各种行为，但这项研究是在单细胞生物的克隆细胞中首次突出发现竞争性。这对我们的微生物生态学知识，以及为什么某些微生物在发酵过程中生长而其他微生物不生长具有重大意义。为了做出这一发现，研究人员在葡萄糖有限和葡萄糖丰富的条件下分别培养克隆细胞（来自同一个亲代细胞）。当这些细胞结合在一起时，其生长模式显示，已经适应葡萄糖饥饿的酵母细胞可以毒害后来者，同时为自己保留食物资源。
被克隆细胞制造的毒素毒害的酵母细胞。死亡的细胞用一种染料标记。资料来源：2022年小田等人
“我们的研究揭示了酵母菌行为中令人惊讶的自私的一面，”Hatakeyama说。”我们发现的现象类似于古希腊哲学家Cyrene的Carneades提出的一个思想实验，称为Carneades的木板。如果一个水手从海难中逃出，抓着一块只能勉强支撑一个人的木板，然后推开追来的另一个水手，他是否会被指控为谋杀？”
研究人员认为，这种策略可能有助于酵母菌避免群体的大规模饥饿，同时也有助于选择更有可能延续其血统的产生毒素的后代。在几种不同类型的酵母中观察到了这种策略–最初取自啤酒、面包和葡萄酒–这可能意味着这种现象可能在这种多样化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，比如那些用于食品工业的酵母。虽然没有包括在这项研究中，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。该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展，不仅需要细胞生长的相互激活，还需要细胞生长的相互抑制或克隆细胞的程序性死亡，”Hatakeyama解释说。”众所周知，真菌比其他生物更容易趋向于单细胞性和多细胞性之间的进化过渡，因此我们想解开晚期杀伤力和多细胞生物的进化之间的关系。我们希望这项研究将对我们理解生态系统的发展和进化过渡做出重大贡献”。
