细菌会不会抚养？
“抚养”这个词通常指的是有意识的、投入的、能够识别个体并为之提供长期支持和指导的行为，这通常与高等动物和人类的育儿行为相关。 从这个严格意义上来说，细菌是不会“抚养”的。 细菌没有大脑，没有情感，也无法识别个体后代并进行有意识的照顾。
然而，如果我们对“抚养”的定义进行更广泛的理解，将其视为 “为后代的生存和繁衍创造有利条件并提供支持”，那么我们可以从几个方面来探讨细菌的“抚养”行为，尽管这些行为是基于其生理机制和环境适应的，而非意识行为。
细菌的“抚养”机制（更准确地说，是促进后代生存和繁衍的方式）：
1. 营养储备和资源分配 (类似于“提供食物”)：
细胞内的能量储备： 许多细菌在生长前会储存一些能量物质，例如多聚磷酸盐、聚羟基脂肪酸酯（PHAs）或糖原。当条件不佳或需要进行细胞分裂时，这些储备可以被分解利用，为细胞的生存和繁殖提供能量。
群体感应（Quorum Sensing）和群体行为： 这是一个非常重要的机制。当细菌达到一定密度时，它们会释放并感知特定的信号分子，从而协调群体行为。其中一种重要的协调行为就是 生物膜（Biofilm）的形成。
生物膜的保护作用： 生物膜是一个由细菌分泌的多聚物基质（如多糖、蛋白质、DNA）构成的三维结构，将细菌群体包裹其中。这个基质能够提供物理屏障，保护其中的细菌免受抗生素、宿主免疫系统（如吞噬细胞）、脱水、pH变化或紫外线辐射的伤害。这就像为脆弱的后代提供了一个坚固的“巢穴”或“避难所”。
资源共享和代谢互助： 在生物膜中，细菌可以共享营养物质，并通过协同代谢来分解更复杂的底物，提高整体的能量获取效率。某些细菌甚至会分泌酶到生物膜外，分解食物，然后供整个群体利用。这就像是群体成员共同为后代准备“食物链”。
分层生长和专业化： 在一些成熟的生物膜中，可以看到不同的细菌群体占据不同的位置，形成类似“生态位”的结构。外层细菌可能负责捕获营养或进行初步的分解，而内层细菌则可能在更稳定的环境中生长和繁殖。这种分层也间接为不同阶段的后代提供了适宜的环境。
2. 环境改造和适应 (类似于“创造安全环境”)：
分泌化学物质： 细菌会分泌各种化学物质，例如抗生素、酶、酸碱缓冲剂等。
抗生素： 一些细菌会产生抗生素来抑制或杀死与其竞争相同资源的邻近细菌，从而为自己的后代创造更宽松的生长空间和更多的营养物质。这可以被看作是一种“清除障碍”或“保护领地”的行为，间接为自己的后代提供了更好的生存条件。
酶： 分泌蛋白酶、淀粉酶等可以分解大分子物质的酶，将它们转化为细菌可以直接吸收的小分子营养。这些营养物质随后会被用于细胞生长和繁殖，惠及后代。
pH调节： 一些细菌可以通过代谢产生酸或碱，改变周围环境的pH值，使其更适合自身生长。例如，在发酵过程中，乳酸菌会产生乳酸，降低pH值，这既能抑制其他微生物，也能为乳酸菌自身的生长提供有利条件。
3. 孢子形成（休眠与复苏） (类似于“提供生存策略”)：
内生孢子： 某些细菌（如芽孢杆菌属和梭菌属）在极端环境下（如营养匮乏、高温、干燥）可以形成非常顽强的休眠结构——内生孢子。这些孢子具有极强的抗性，可以在恶劣环境中存活数年甚至数千年，一旦环境条件改善，又会重新萌发成活泼的细菌。
“抚养”的间接意义： 这种形成孢子的能力，可以看作是一种为未来后代保留生命的策略。它们不是直接照顾，而是通过一种“预存”的方式，让一部分基因得以延续到更适宜的时代。这是一种高度进化的生存机制，虽然不是主动抚养，但其结果是确保了物种的长期生存。
4. 共生关系与互利互惠 (类似于“家庭成员互相帮助”)：
代谢互助： 在一些微生物群落中，细菌之间存在复杂的互利共生关系。一种细菌代谢的产物可能正是另一种细菌所需的营养物质。这种协同作用能够提高整个群落的生存和繁殖效率。从某个角度看，一个群体内部的互助，也间接支持了群体中所有个体的后代。
生物膜中的合作： 在生物膜中，不同菌种之间可能存在更复杂的合作，例如，某些细菌分解了宿主或环境中的大分子，然后将小分子物质释放给其他细菌。
总结细菌的“抚养”行为：
不是有意识的： 细菌没有意识、情感或意图，它们的行为是其基因编程和对环境刺激的生理反应。
基于生理机制： 上述提到的所有“抚养”行为，本质上都是细菌为了自身生存和繁殖而进行的生理活动。这些活动恰好也极大地增加了其后代在特定环境下的生存和发展机会。
群体层面的适应： 很多“抚养”行为，特别是生物膜的形成和群体感应，是发生在群体层面的，是为了整个群体（包括其后代）的整体利益。
“抚养”的广义解释： 如果我们将“抚养”理解为为后代创造和维持有利的生存和繁殖环境，那么细菌通过生物膜、分泌物、孢子形成、共生关系等方式，确实在以一种非意识化的、基于自身生理特性的方式“抚养”着它们的后代。
因此，虽然细菌不会像人类父母那样抱着孩子、喂食、教育，但它们通过复杂的生物学机制，有效地“照顾”和“支持”着它们的后代，确保了细菌这一古老而顽强的生命形式在地球上广泛繁衍。
然而，如果我们对“抚养”的定义进行更广泛的理解，将其视为 “为后代的生存和繁衍创造有利条件并提供支持”，那么我们可以从几个方面来探讨细菌的“抚养”行为，尽管这些行为是基于其生理机制和环境适应的，而非意识行为。
细菌的“抚养”机制（更准确地说，是促进后代生存和繁衍的方式）：
1. 营养储备和资源分配 (类似于“提供食物”)：
细胞内的能量储备： 许多细菌在生长前会储存一些能量物质，例如多聚磷酸盐、聚羟基脂肪酸酯（PHAs）或糖原。当条件不佳或需要进行细胞分裂时，这些储备可以被分解利用，为细胞的生存和繁殖提供能量。
群体感应（Quorum Sensing）和群体行为： 这是一个非常重要的机制。当细菌达到一定密度时，它们会释放并感知特定的信号分子，从而协调群体行为。其中一种重要的协调行为就是 生物膜（Biofilm）的形成。
生物膜的保护作用： 生物膜是一个由细菌分泌的多聚物基质（如多糖、蛋白质、DNA）构成的三维结构，将细菌群体包裹其中。这个基质能够提供物理屏障，保护其中的细菌免受抗生素、宿主免疫系统（如吞噬细胞）、脱水、pH变化或紫外线辐射的伤害。这就像为脆弱的后代提供了一个坚固的“巢穴”或“避难所”。
资源共享和代谢互助： 在生物膜中，细菌可以共享营养物质，并通过协同代谢来分解更复杂的底物，提高整体的能量获取效率。某些细菌甚至会分泌酶到生物膜外，分解食物，然后供整个群体利用。这就像是群体成员共同为后代准备“食物链”。
分层生长和专业化： 在一些成熟的生物膜中，可以看到不同的细菌群体占据不同的位置，形成类似“生态位”的结构。外层细菌可能负责捕获营养或进行初步的分解，而内层细菌则可能在更稳定的环境中生长和繁殖。这种分层也间接为不同阶段的后代提供了适宜的环境。
2. 环境改造和适应 (类似于“创造安全环境”)：
分泌化学物质： 细菌会分泌各种化学物质，例如抗生素、酶、酸碱缓冲剂等。
抗生素： 一些细菌会产生抗生素来抑制或杀死与其竞争相同资源的邻近细菌，从而为自己的后代创造更宽松的生长空间和更多的营养物质。这可以被看作是一种“清除障碍”或“保护领地”的行为，间接为自己的后代提供了更好的生存条件。
酶： 分泌蛋白酶、淀粉酶等可以分解大分子物质的酶，将它们转化为细菌可以直接吸收的小分子营养。这些营养物质随后会被用于细胞生长和繁殖，惠及后代。
pH调节： 一些细菌可以通过代谢产生酸或碱，改变周围环境的pH值，使其更适合自身生长。例如，在发酵过程中，乳酸菌会产生乳酸，降低pH值，这既能抑制其他微生物，也能为乳酸菌自身的生长提供有利条件。
3. 孢子形成（休眠与复苏） (类似于“提供生存策略”)：
内生孢子： 某些细菌（如芽孢杆菌属和梭菌属）在极端环境下（如营养匮乏、高温、干燥）可以形成非常顽强的休眠结构——内生孢子。这些孢子具有极强的抗性，可以在恶劣环境中存活数年甚至数千年，一旦环境条件改善，又会重新萌发成活泼的细菌。
“抚养”的间接意义： 这种形成孢子的能力，可以看作是一种为未来后代保留生命的策略。它们不是直接照顾，而是通过一种“预存”的方式，让一部分基因得以延续到更适宜的时代。这是一种高度进化的生存机制，虽然不是主动抚养，但其结果是确保了物种的长期生存。
4. 共生关系与互利互惠 (类似于“家庭成员互相帮助”)：
代谢互助： 在一些微生物群落中，细菌之间存在复杂的互利共生关系。一种细菌代谢的产物可能正是另一种细菌所需的营养物质。这种协同作用能够提高整个群落的生存和繁殖效率。从某个角度看，一个群体内部的互助，也间接支持了群体中所有个体的后代。
生物膜中的合作： 在生物膜中，不同菌种之间可能存在更复杂的合作，例如，某些细菌分解了宿主或环境中的大分子，然后将小分子物质释放给其他细菌。
总结细菌的“抚养”行为：
不是有意识的： 细菌没有意识、情感或意图，它们的行为是其基因编程和对环境刺激的生理反应。
基于生理机制： 上述提到的所有“抚养”行为，本质上都是细菌为了自身生存和繁殖而进行的生理活动。这些活动恰好也极大地增加了其后代在特定环境下的生存和发展机会。
群体层面的适应： 很多“抚养”行为，特别是生物膜的形成和群体感应，是发生在群体层面的，是为了整个群体（包括其后代）的整体利益。
“抚养”的广义解释： 如果我们将“抚养”理解为为后代创造和维持有利的生存和繁殖环境，那么细菌通过生物膜、分泌物、孢子形成、共生关系等方式，确实在以一种非意识化的、基于自身生理特性的方式“抚养”着它们的后代。
因此，虽然细菌不会像人类父母那样抱着孩子、喂食、教育，但它们通过复杂的生物学机制，有效地“照顾”和“支持”着它们的后代，确保了细菌这一古老而顽强的生命形式在地球上广泛繁衍。
网友意见
细菌菌落和细菌生物膜可以为群体中的新个体提供相对稳定的生存环境和一些物质交换，特定的物种还有分工（例如天蓝色链霉菌菌落中一部分个体会产生更多抗生素，相应地减少能产生的孢子数量，其余个体可以少产生抗生素、多产生孢子，整个菌落的孢子总产量不变[1]）。如果你不反对扩大定义范围，那么你可以说许多细菌已经实现了广泛的社会化抚养。
菌落内部的“合作”由菌落的受力状态和化学物质调控。铜绿假单胞菌菌落会在生长到一定规模时出现褶皱，增加菌落吸收氧气和生长的表面积。这些褶皱的宽度增加到一定程度就会优先增加高度，高度达到一定水平再增加宽度，其平衡与菌落的规模和空气含氧量有关。
参考
- ^ Zheren Zhang et al. Antibiotic production in Streptomyces is organized by a division of labor through terminal genomic differentiation, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aay5781
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