酵母沒有太多的社交生活;畢竟，它們是單細胞真菌。但酵母確實是社交的。人類之間的社會互動可能圍繞蛋白質奶昔和電影的討論。酵母更多地進入蛋白質握手和生物膜的形成。

Helen Murphy帶領一群威廉和瑪麗研究人員致力于了解酵母社會，這對科學家來說既重要又有趣。

“當人們想到釀酒酵母時，”墨菲說。“他們考慮制作葡萄酒和烤面包，做了酵母為我們做過的所有事情，因為我們已經把它馴化了。但它也是一個非常重要的生物醫(yī)學有機體。”

與面包師，釀酒師和葡萄酒商一起，科學家們對這種特殊的酵母物種非常感興趣。它是地球上研究最多的生物之一。釀酒酵母，當他們在發(fā)酵和發(fā)酵過程中進行重度生化提升時，確實是我們的朋友。

墨菲是威廉瑪麗生物系的助理教授。她獲得了美國國立衛(wèi)生研究院對酵母實驗室調查的支持以及國家科學基金會最近的資助。

墨菲解釋說，除了葡萄酒和面包外，釀酒酵母對科學家來說非常重要，因為它是一種真核生物。真核生物是具有封閉在膜內的細胞的生物。橡樹是真核生物。狗是真核生物。釀酒酵母價格便宜，易于使用和快速繁殖。

“植物，動物，我們所關心的一切都是真核生物，”墨菲解釋道。“這意味著當我們研究酵母中的細胞過程時，我們會學到很多關于多細胞生命如何發(fā)揮作用的知識。”

她補充說，通過研究釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)首先想出了大量的細胞生物學和遺傳學原理。像所有酵母一樣，釀酒酵母很快繁殖：墨菲的實驗室每天將產生六到七代，使其成為研究進化的理想生物。

“我們可以做所有這些瘋狂的事情，比如進化酵母種群并沿途凍結它們，”她說。“它基本上就像凍結了恐龍。你可以讓酵母恢復生機。就像能夠進入進化記錄，復活一些化石并將其與現代動物相比。”

墨菲發(fā)現酵母可以發(fā)展出令人驚訝的復雜合作安排。她的實驗室剛剛提交了一篇關于酵母細胞頂部蛋白質的論文。該分子允許酵母細胞相互粘附，墨菲說，似乎蛋白質起著自我識別機制的作用，使個體酵母細胞能夠選擇性地與其最近的遺傳親屬結合。這只是酵母社會的一個方面，她指出這可能是多種多樣的。

“大多數人并不認為微生物是社會性的，”她說。“人們認為它們只是細胞，漂浮在環(huán)境中，可能與非生物世界相互作用。但實際上，大多數微生物生活在很小的空間群落中，并且參與各種各樣的相互作用，包括致命的致命戰(zhàn)爭和毒素。合作，群體感應和生物膜形成的方式。“

酵母喜歡與他們最親近的親屬組成他們的小互助社團;墨菲說，毫不奇怪，因為當動物參與合作行為時，大部分時間是通過親戚互相幫助而演變的。

“你不會傾向于看到無關的生物是無私的或相互合作的，”她說。“這不是進化的工作原理。你可以通過你的親戚來支持你自己的基因組。而這正是我們在酵母中所發(fā)現的。”

墨菲的實驗室團隊成員大多是本科生：“他們很棒。我愛我的每一個學生 - 他們每個人都以不同的方式。”

該實驗室的任務是培育數百代的生物體，并檢查每種生物的特征并跟蹤它們。生長不斷發(fā)展的幾代酵母需要Alec Friedman '19，Amanda Ivanoff和Sophie Harris '19持續(xù)，強烈的濕實驗室工作。

Juliana Salcedo '20是實驗室進化研究的主要負責人。這個項目有一個很大的計算方面，主要是生物城專業(yè)的Meliha Ahmad。

“她今年夏天只是在撕破一堆基因組數據，”墨菲說。

一旦一個釀酒酵母家族進入他們的思想形成生物膜的任何通行證，研究人員將開始看到該菌株一起移動到墨菲所描述的“小花”?；ǖ男纬墒墙湍讣毎M織起來的標志。每種菌株也形成其自身可預測的細胞外基質。

“他們排泄的東西可以讓他們融入社區(qū)建筑，”墨菲解釋道。研究人員剛剛開始了解生活在這樣一個社區(qū)中的酵母益處。墨菲說，一方面，研究表明，這種建筑保留了更多的水，這對酵母有益。

“令人驚訝的另一件事是有藥物外排泵，”她說。“換句話說，在細胞外面的小泵可以真正地抽走抗生素和你應用的其他藥物。”

她說，小保護泵只能在酵母菌落的外面找到 - 他們保護著殖民地。這是酵母可以通過遺傳分化設計的益處的另一個例子。

社交團體只有在每個人都玩得很好的時候才會繁榮，但在酵母社區(qū)和人類社區(qū)中，總會有一個人設法從社區(qū)中受益，而不會為社區(qū)做出任何貢獻。墨菲最近獲得了美國國家科學基金會環(huán)境生物學部的資助，試圖將這種“騙子”酵母細胞轉變成可以打破社區(qū)生物防御的特洛伊木馬。

墨菲說，它主要是釀酒酵母的野生菌株，它們開始形成并捍衛(wèi)它們的菌落。啤酒和面包菌株已被培育成受精的溫順仆人，但她補充說，它們偶爾會狂奔并開始形成生物膜。釀酒師或面包師只是一個壞的批次，通常不懷疑突變是在它的底部。

因為酵母繁殖如此之快，它們會進化出新的菌株。有時菌株會變得有毒，通常良性的酵母菌會變成可以產生頑固感染的物質。

墨菲說，酵母社會偶爾會在人類和酵母之間長期存在并且通常有益的歷史。健康人通常不接受釀酒酵母群落，但墨菲說他們可以在免疫受損個體的陰道和肺中發(fā)現。

涉及酵母的人類健康問題通常由另一種白色念珠菌引起。它不僅是人體組織中的頑固和不需要的存在，而且還可以占據醫(yī)療設備的表面。

“你可以在導管上得到Candica albicans生物膜，”她說。“他們進入這種不同的增長形式 - 而且很難擺脫它!”

墨菲解釋說，當酵母群聚集在生物膜中時，社區(qū)可以對抗生素產生超強抗性。“生物膜界的整體想法是抵制任何環(huán)境壓力，”她補充說。

社交團體只有在每個人都玩得很好的時候才會繁榮，但在酵母社區(qū)和人類社區(qū)中，總會有一個人設法從社區(qū)中受益，而不會為社區(qū)做出任何貢獻。墨菲最近獲得了美國國家科學基金會環(huán)境生物學部的資助，旨在開發(fā)將這種“騙子”酵母細胞轉化為特洛伊木馬的技術，這種技術能夠打破社區(qū)的抗生素抗性或其他生物防御。

導管和植入物以及其他酵母問題的醫(yī)療設備都是塑料的，墨菲和她的實驗室用小塑料珠子培養(yǎng)它們的菌落。她指出，她的實驗室只專注于堅持塑料的第一階段。

“我們沒有培養(yǎng)出有毒和可怕的菌株。我們只是看著粘附在塑料表面的基因，”她解釋道。當研究人員人為地選擇塑料粘附時，結果會變得有趣：經過800代左右，酵母菌落已經進化出粘附于玻璃實驗室器具以及小珠子的能力。

Murphy的實驗室通過研究一種很少感染人類的??物種來推進對酵母生物膜的理解，但由于“安全”和“危險”的酵母非常相似，他們的工作適用于白色念珠菌和其他臨床關注的酵母。

“生物膜的生命周期是你得到一些酵母細胞。它們會安定下來。第一步是粘附在某些表面上。然后菌落或生物膜會開始生長。然后你會看到細胞開始出現一些分化， “她解釋道。“最后一步是，有時一件作品將脫落并在其他地方定居并開始生產新的生物膜。”