E. coli扫描电镜照片
一个细菌细胞分裂为两个子细胞，这两个子细胞又分裂为四个，四个再分类为八个，八个变为十六个……结果就是形成了永远年轻的细菌群体，这是生物学家长期以来的一个假设。换句话说，细菌不会衰老，至少不会以其他生物那样的方式衰老。
但是一项由加州大学进化生物学家主导的一项研究对此有了质疑。10月8号发表在《Current Biology》杂志的一篇论文中，他们断定，细菌不仅会衰老，并且通过使较老和较新的子代之间的生殖投入多样化，这种衰老的能力使得细菌提高它们群体的进化健康性。
“生物的衰老通常是由非遗传损伤积累造成的，比如蛋白质随时间而被氧化，”加州大学生物学教授Lin Chao说。“因此对于出现不可修复损伤的单细胞生物来说，将这种损伤平均分配至两个子代细胞，或者将损伤全部分配给其中一个子代，这两种那一种更好呢？”
通过Chao和同事Camilla Rang、Annie Peng在两项实验性研究中的计算机分析，加州大学的生物学家的答案是，细菌将较多的细胞损伤分配至其中一个子代使其衰老，较少一部分分给另外一个子代，使其“返老还童”。该两项研究分别发表于2005年和2010年，试图解答细菌是否会晒老的问题，但并不成功。2005年的研究表明了细菌衰老的证据，而2010年研究应用了更为精密的实验设备，得到了更多的实验数据，其结果认为细菌不会衰老。
“我们对两篇论文的数据进行了分析，发现他们其实是在论证同一件事情，”Chao说。“在一个细菌群体中，衰老和再次变得年轻是同时发生，这取决于你如何进行测定，你可能会被误导认为不存在衰老。”
在一项独立研究中，加州大学的生物学家对 E. coli 细菌好几百代的分裂进行了摄影记录，证实这种腊肠状的细菌每次分裂称两个子代后变长的速率是不同的，这表明其中一个细胞从父代中得到了几乎全部的损伤，而另外一个子代细胞获得的损伤非常少甚至是没有。
“我们进行计算机模型运算，发现一个子代细胞得到更多的损伤，另外一个得到较少损伤的子代从进化角度来说总是能获胜。”Chao说。“这与投资组合的多样化类似。你将1百万投资到8%上，你获得的收益要比你投50万到6%，50万投到10%上的组合来的多吗？”
“一年后即可见分晓，”他补充说，“但是两年后，由于10%的复合回报效应，分成两份进行投资会让你赚越来越多的钱。研究表明，细菌也在做同样的事情。它们给其中一个子代一个崭新的开始，这是一个利息更高的有息账户，而另外一个子代获得更多的损伤。”尽管E. coli 细菌看起来是精确地均分为两个子代细胞，但两个子代最终发育的长度不一致的发现证明，细菌并未如同多数生物学家长期认为的那样进行对称分裂，而是在在细胞中进行真正的“非对称”分裂。
“在细菌细胞中一定存在一种激活转运系统，使得非遗传性损伤传递至其中一个子代细胞，”Chao说。“我们认为是进化驱动了这种不对称。如果细菌是对称的，则不会有衰老。但是由于有这种不对称，拥有较多损伤的子代衰老了，而另外一个损伤较少的子代则重焕青春。”
Temporal Dynamics of Bacterial Aging and Rejuvenation
Single-celled organisms dividing by binary fission were thought not to age. A 2005 study by Stewart et al. reversed the dogma by demonstrating that Escherichia coli were susceptible to aging. A follow-up study by Wang et al. countered those results by demonstrating that E. coli cells trapped in microfluidic devices are able to sustain robust growth without aging. The present study reanalyzed these conflicting data by applying a population genetic model for aging in bacteria. Our reanalysis showed that in E. coli, as predicted by the model, (1) aging and rejuvenation occurred simultaneously in a population; (2) lineages receiving sequentially the maternal old pole converged to a stable attractor state; (3) lineages receiving sequentially the maternal new pole converged to an equivalent but separate attractor state; (4) cells at the old pole attractor had a longer doubling time than ones at the new pole attractor; and (5) the robust growth state identified by Wang et al. corresponds to our predicted attractor for lineages harboring the maternal old pole. Thus, the previous data, rather than opposing each other, together provide strong evidence for bacterial aging.
文献链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982211010207
