基因也能共享？ 它们的经济理念领先人类20亿年！
【果然科学】一个聚集有为青年、分享好玩的生命科学知识的科普品牌，给你鲜活的谈资、装X的利器！
每天骑着共享单车、用着共享充电宝、打着共享雨伞，是不是偶尔想起，觉得自己好像提前进入了共产主义社会？
细菌不屑的笑了一声，并向你扔了一个“水平转移基因”…
20亿年前，细菌们就开始玩“共享基因”了
说起来，微生物界的共享经济理念由来已久。
I. “ 礼尚往来 ”是自古古古古古古古古
以来的优良传统
在地球还没有人类等高等生物进驻时，有那么20亿年左右的时间，微生物们是地球绝对的统治者。微生物吃的饱、穿的暖，除了自然环境比较恶劣（这个是我们以为的恶劣，其实微生物们住的挺好的，从他们的大肆扩增、繁殖就可看出），天敌们毛都还没长齐。于是乎，饱暖思···进化
“ 你家热吗？我有个耐热基因送给你吧！”
“ 听说你家那边盐度很高啊，我拿两个耐盐基因给你……
啊哦，好费劲，整个质粒都给你吧……”
至于为什么他们普遍关心热和盐分的问题，毕竟在生命的早期，大多数微生物是生活在所谓的“极端环境”中的，像火山口、热泉等等，生存乃是头等大事没有之一，沟通当然也得捡有用的来。
是的，这就是生物界的奇妙之处了。上面说到的串门，可能是1个细菌串门到了古菌家并留下了礼物A（基因），也可能是1个古菌串门去了真菌家并互换了礼物B（基因），他们是八竿子打不着的零亲缘关系，但是，他们的部分基因跨越了物种的屏障，成功转移到了另一位的基因组中，这也就是所谓的“基因水平转移”，而这些基因就是“水平转移基因”了。
基因水平转移 ( Horizontal Gene Transfer, HGT ): 又称水平基因转移或基因侧向转移 ( Lateral Gene Transfer, LGT )，是与遗传学中倍受关心的“基因垂直传递”（遗传物质由父母带给子代）相对立的概念，也即是说，即使在有生殖隔离的物种间，也会发生这种来自于隔壁家的“基因小礼物”。
II. 从分享到共享，群体的生存智慧
事实上，自然界中的大部分非垂直遗传的基因转移发生在结构较为简单的微生物层面上，人们对于基因水平转移的研究也是从微生物开始，并逐渐发现，从细菌到古细菌、从古细菌到细菌、从古细菌到真核生物、从细菌到真核生物、及从真核生物到细菌……基因的交换就如同我们吃饭如厕一样稀松平常。
尽管在当前、地球生态环境适宜、物种多样性甚多，被普遍接受和认可的是，突变和有性繁殖驱动了遗传的创新。但当我们回顾历史的长河，我们发现，对于那些年轻时的地球上的统治者--细菌和古细菌而言，水平基因转移确实是进化和获得新性状的极为关键之所在。就如开篇的例子中所说，细菌们通过彼此的基因交流和学习，可以更好的适应环境，进而改善自己的存活时间和生存质量。
这里就不得不提到一种很厉害的细菌了。对于感染类疾病，我们会用抗生素来杀菌，这其中大家最为熟悉的抗生素有阿莫西林（青霉素类）、一二三代头孢（头孢菌素），红霉素（大环内酯类）等等。
如果说，这些抗生素药物是“土枪洋枪”，那么，以亚胺培南和美罗培南等为代表的碳青霉烯类抗生素就是不折不扣的“飞机大炮”了。目前，碳青霉烯类抗生素被广泛认为是其它抗生素无效时最佳治疗方案。
然而，随着碳青霉烯类抗生素的应用范围不断扩大，一种被称为“梦魇细菌”的碳青霉烯抗性肠杆菌(CRE)也逐渐走入了人们的视野。所谓魇处千般鬼，寒时百种风，其威力可见一斑。这种细菌最厉害的技能，是他们的对众多抗生素的超强免疫力，而这种免疫力源自于他们能够“彼此学习”，分享和扩散药物抗性基因，其中甚至还有一些药物抗性基因是此前从未被报道过的。
这意味着什么，有一天，有一只“细菌高僧”在特定的环境中修得了抵御环境的真经（抗性基因产生了），然后，这位“细菌高僧”把经书复印了几百份，共享给苦苦修炼在取经路上的小伙伴们（种群内的其他细菌），于是小伙伴们由此奋发向上、变穷山为乐土，实现种群的伟大复兴……
是的，这是一个“师夷长技以制夷”的励志故事，不同于第一点提到的细菌分享行为，这种从群体的角度整合共情资源、忧“群”“忧“菌”的群体共享意识的发展，也正是极大提升种群进化速率、减少无义消耗的共享经济理念的教科书式经典案例。
III. 分时共享，论如何优雅的共用
有限的资源
如果说，共享经济的核心是开放与共赢 ，那么，分时共享作为共享经济的进阶版本，核心就在于有限资源的更高效利用。
聊到这里，我们已经基本上可以确认，细菌其实还是很智慧的。所以，对于分时共享这个概念，细菌显然也比人类更早看到。而且，在生存这场直接而有力的大战役背景下，细菌的分时共享不同于人类分时租赁的小打小闹，目标性更强，也更接地气。
俗话说，“菌”以食为天，吃饭乃生存的第一要务。而一般来说，吃这件事不触及到切身风险（比如生存）和附加利益（比如钱）时，即使是人类，也都还是彬彬有礼，可以沟通的。
细菌们可以通过面对面聊骚（群体感应）和语音聊天（离子通道介导的电信号传导）等很多种方法互相交流，所以，当一个环境中引入了充足的好吃的时，菌群们一起吃饭一起长肉，欢乐的同步长大。然而，饭总有吃完的一天，当盒饭只剩下最后一盒，两个菌群会怎么样？会为抢夺仅有的盒饭资源打起来吗？智商一贯在线的细菌宝宝们才干不出这样的蠢事！
事实上，在他们发现盒饭不那么多时，精密的“盒饭分配计划”就已经启动了。在这种情况下，细菌们不会再同步开动，而是先计算彼此的最快生长速率，开启一种分时生长模式，就是说，不同的菌群交替进食，从而使进食效率升到最高，同时又能最大限度的减少竞争。
回头再看看炒在风口浪尖的分时租赁，恩，回去补把瓜子先。
IV. 共享基因、征服世界，
小细菌的大野心
前文提到过，细菌、古菌、真菌、动植物和人类间，非垂直遗传的基因转移与交换都曾经并且正在广泛发生着，而在这其中，细菌这种身娇体弱易推倒的，自然成为被“巧取豪夺”的重点对象。
即使作为细菌的老大哥，古菌谱也没有放过他的brother，两者的争夺战中，古菌的战果是细菌从古菌抢到的五倍之多。以屁为例，or不，以产甲烷古菌为例，他的基因组中就有高达83%的细菌基因。（听不懂这个梗的朋友们可以去复习这一篇了：《肉食者只是臭屁，素食者却毁天灭地——肠道菌群与放屁这件大事》）在人类中当然也不例外，细菌远超其他生物、稳坐人类最大的外源基因供体宝座。
但是，这也造就了一个很好玩的现象，在不断给予的过程中，细菌的基因遍布从低级到高级的若干物种。越来越多的物种被打上细菌的烙印，人不是绝对的人，而是“约99%人+1%细菌”；产甲烷古菌也不是绝对的产甲烷古菌，而是“约17%产甲烷古菌+83%细菌“。再翻翻上文我们聊过的，不同物种间的基因转移，是进化的重要驱动力之一，有没有细思极恐的感觉？
如果细菌是一个大阴谋家，撒下的网真是够沉了···
还记得科幻喜剧《银河系漫游指南》中，地球上最聪明的生物是实验室里养的毛绒绒的老鼠，第二聪明的是海豚，第三聪明才是人类。当人类还在为海豚美妙的歌声倾倒的时候，他们其实想说的是：So long, and thanks for all the fishes！
愚蠢的两脚兽们，还真以为自己是地球的统治者么？
编辑：Anymore
文字：Sonia
