氣味相投可能不只是形容氣質或是行事作風上的相像。你的氣味來自從你身上散發的化學分子，而偵測空氣中的化學分子是動物原本就有的能力，所以人類在長時間的演化後學會用氣味分辨個體，似乎是個合理的推論。

但是仔細一想也不對，因為大家的基因都很像，每個人要以很像的基因來製造且釋放出各種不同的氣味，又好像不太可能。動物皮膚上無可避免地會有細菌附著。有的細菌選擇跟動物維持良好關係，就住下來長久留在皮膚上。這些細菌可以利用皮膚上的分泌物當養份，而不同細菌將分泌物代謝成不同產物，於是散發出不一樣的氣味。這樣一來，動物就有了自己身上細菌盟友帶來的味道。

2005 年《哺乳動物學刊》(Journal of Mammalogy)上刊出一篇有意思的研究。大雙紋蝠(greater sac-winged bat, Saccopteryx bilineata)雄蝠翅膀上的翼囊(wing sac)會散發氣味來吸引異性。可是翼囊裡原來没有腺體，雄蝠在每天理毛時會清理翼囊，也把其它腺體的分泌物塗上去。作者發現每隻蝙蝠翼囊裡帶有不同的細菌，推測細菌代謝分泌物產生不同產物，成為這隻蝙蝠獨有的氣味，而這個氣味也就決定了它能不能成功吸引異性注意。不過這篇研究還是只有推論，還没有直接證據證實細菌的味道會不會影響動物的行為或判斷。

過去我曾經在這裡聊過一篇 2010 年的果蠅研究(新年告白: 我愛上了你……身上的細菌)。這篇研究結果指出果蠅居然會根據對方身上細菌來選配偶 :  同個地方的果蠅帶著一樣的細菌，或許成為某種印記，讓果蠅選配偶時會偏好找和自已帶有一樣細菌的異性，而且研究人員可以用接種對的細菌來操控果蠅要選誰當伴佀。昆蟲可以利用細菌的線索來認同伴，那關係更複雜的哺乳類會不會哩？下面這篇研究證實了大家長久以來的猜測。

動物藉由住在一起的接觸分享身上的細菌，於是親友家人間比較容易有相似的細菌。斑土狼(spotted hyena, Crocuta crocuta)是成群行動的獵人，每一群斑土狼會不會因為朝夕相處而帶有類似的細菌，而學會利用這些細菌來產生足以代表這個群體的共同氣味？野外的斑土狼會在植物上用氣味腺抺上自己的分泌物做記號，研究人員正好可以檢驗這些代表群體氣味的分泌物，看看跟細菌有没有關係。他們在肯亞從四群斑土狼身上收集肛門氣味腺的分泌物，送回實驗室分析，結果發現不只是在這些分泌物裡有大量的細菌，同一群斑土狼肛門腺帶的細菌組成還真的比較接近。他們找到的細菌菌屬大都有能力進行發酵作用，產生一些揮發性的短鏈脂肪酸，這些都是可以讓動物用來偵測的分子。這個結果證實了哺乳類可以讓共生的細菌代謝動物自己的分泌物產生特定氣味分子，並且這些氣味是足以影響動物的個體辨認以及社會行為的。

想像一下這種場景：你今天需要表現得很專業，出門前拿起「撲漏A」噴劑咻一下，細菌在你到面試會場前已經把你臉上的油脂轉換成能從潛意識產生信任的化合物，幫助你成功說服主考官。晚上迎新晚會前三十分鐘，你拿出「賽西X」噴劑又咻一下，細菌營造的性感讓你在異性眼中充滿魅力。當我們能充份掌握微生物產生氣味和人類接收氣味的所有奧秘後，或許還真有機會看到這樣的新產品上市哩。

參考資料

• Voigt CC, Caspers B, and Speck S. 2005. Bats, bacteria, and bat smell: sex-specific diversity of microbes in a sexually selected scent organ. Journal of Mammalogy 86, 745-749.
• Theis KR, Schmidt TM, and Holekamp KE. 2012. Evidence for a bacterial mechanism for group-specific social odors among hyenas. Sci. Rep. 2: 615.

由霍亂弧菌（Vibrio cholerae）引發的霍亂，是常見的人類傳染病。有意思的是，霍亂弧菌這般能入侵生物體的細菌，本身也會被病毒等異形入侵，有免疫的需求。

在最近發表的論文中，霍亂向我們展現了以前未知的免疫手法，不但能抵抗病毒，還能對付「質體」。霍亂究竟如何避免成為宿主的命運？質體又是什麼呢？^{[參考資料 1, 2]}

細菌 vs 質體 vs 病毒大亂鬥：細菌也不想被寄生

細菌和人類一樣，都是用染色體上的 DNA 承載遺傳訊息。不過除了染色體以外，細菌也常常配備額外的「質體（plasmid）」，它們是 DNA 圍成的圈圈，獨立於細菌的染色體之外，具有自己的遺傳訊息，會自己複製。

質體如果單方面依賴細菌供養、當個快樂的寄生蟲，那麼對細菌來說，質體就是個占空間的東西，只會耗費宿主的資源，對細菌是最差的狀況。但是，質體上也有基因，如果那些基因具備抗藥性等作用，那質體便對細菌有利。換句話說，質體和細菌的關係並不一定，有可能是有利、有害，或是沒有利也沒有害，視狀況而定。

細菌有時候具備攻擊質體的能力，例如近來作為基因改造工具而聲名大噪的 CRISPR，原本便是細菌用來抵禦病毒、質體的免疫系統。神奇的是，許多攻擊目標為質體的 CRISPR 套組，本身就位於質體上頭，令人懷疑其動機不單純。

比方說，A 質體攜帶一套攻擊 B 質體的 CRISPR，那麼 A 質體的目的，到底是保護自己寄宿的細菌不被 B 質體入侵，或是維護自己的地位不要被 B 質體搶走呢？不好說，不好說。

細菌對付質體的手段除了 CRISPR，還有一招是利用「Argonaute」蛋白質，啟動針對質體的排外機制；有時候兩者兼備，就是不給質體活路。^{[參考資料 3]}

了解上述資訊，便能體會霍亂新研究的奧妙：質體無法生存的霍亂弧菌，既沒有 CRISPR，亦沒有 Argonaute，卻有以前不知道的另外兩招。

沒有質體的霍亂弧菌

儘管大家的印象中，霍亂就是一款危害人類的傳染病，不過野生的霍亂弧菌有很多品系，除了 O1 和 O139 兩個亞型之外，大部分其實不怎麼會感染人類。歷史上霍亂有過七次大流行，目前第七次大流行的型號為 O1 旗下的 E1 Tor，也稱作 7PET。

過往導致大流行的型號以及野生霍亂品系，細菌中一般都帶著質體，可是如今廣傳的 E1 Tor 卻常常沒有。假如人為將質體送進細菌體內，一開始倒是沒什麼阻礙，可是複製繁殖十代以後的細菌，卻幾乎不再擁有質體。

因此我們可以假設，霍亂第七次大流行的主角，可能比同類們多出些什麼，讓它新增了排除質體的能力。既然不是其餘細菌使用的 CRISPR 與 Argonaute，應該是某種目前未知的手段。

研究者一番搜尋後，從霍亂基因組上找到 2 處有關係的區域，稱它們為 DdmABC 和 DdmDE（Ddm 為 DNA-defence module 縮寫），兩者各自都有排擠新質體的能力，一起合作效果更好。

兩套手法獨立運作，就是不要讓質體留下！

DdmABC 與 DdmDE 都能替霍亂細胞排除質體，但是運作方式不同。

DdmDE 會直接攻擊，令質體無法繼續在細菌體內生存，尤其容易攻擊比較小的質體；這個攻擊過程中，應該有其他蛋白質參與，不過詳細機制仍有待探索。

負責打擊質體的 DdmDE，其基因周圍還有兩套免疫系統的基因：R/M 與 Zorya，它們的任務都是消滅入侵的噬菌體（感染細菌的病毒）。因此霍亂的染色體上，這些基因共同構成一組對抗外來異形的陣地，稱為防禦島（defence island）。

DdmABC 則似乎更傾向「促進選汰」的手法，霍亂如果攜帶質體，不論質體自身大小，DdmABC 都會產生毒性；這使得質體數目較少的細菌，繁殖時產生競爭優勢，多代以後脫穎而出的霍亂，將剩下不再攜帶質體的個體。

有意思的是，霍亂細胞的 DdmABC 能排擠質體，也能屠殺入侵的噬菌體。所以它是一套雙重功能的免疫系統，同時防禦噬菌體和質體這兩種異形。

演化上 DdmABC 與 DdmDE 從何而來呢？在資料庫中比對 DNA 序列，ABCDE 這 5 個基因都找不到非常相似的近親基因，所以本題暫時不得而知。

其餘霍亂同類都沒有這兩串基因，所以它們是 E1 Tor 品系新獲得的玩意；幾個新基因組合形成新功能，或許有助於 E1 Tor 當年在霍亂內戰中勝出，成為第七次大流行的主角。總之，它們都通過長期天擇競爭的考驗，贏得一席之地。

質體對細菌可能有害也可能有利，若是通通不要，等於是徹底斷絕獲利的機會。如今廣傳的這款霍亂，為什麼演化成這般樣貌，值得持續探索。

戒備森嚴，多重防禦的細菌免疫

由這些研究我們可以觀察到，細菌儘管是只有一顆細胞的簡單生物，也配備多重免疫系統，抵抗各種入侵者。以極為成功的霍亂 E1 Tor 品系來說，它配備 R/M、Zorya、DdmDE 三款防禦病毒的機制，以及 DdmABC、DdmDE 兩套排擠質體的手法，能夠全方位對抗試圖入侵的病毒和質體。

霍亂弧菌之外的許多細菌，又配備記錄入侵者遺傳訊息的 CRISPR 系統，精準識別目標並且攻擊，類似人類的後天免疫。CRISPR 此一特質，使它變成智人的基因改造工具。

而類似先天免疫，無差別切割入侵者的 R/M 系統，其各種限制酶（restriction enzyme），早已從 1970 年代起成為常見的基因改造工具，可謂分子生物學實驗的元老。

新發現霍亂的 DdmABC、DdmDE 免疫系統，除了增加學術知識，也有應用潛力。探索細菌、質體、病毒間的大亂鬥，不只能認識更多免疫與演化，也可能找到對付細菌的新招，還有機會啟發分子生物學的新工具。

延伸閱讀

• 現代流行病學之父──約翰・斯諾誕辰│科學史上的今天：3/15
• 鼠疫桿菌至少 3800 年前，成為跳蚤騎士
• 推理要在實驗室：為什麼有些細菌會致病、有些不會呢？
• 當科技發展跑在世界前面，科學家該做什麼？基因編輯技術 CRISPR 共同發明人——珍妮佛．道納專訪
• 【2020 諾貝爾化學獎】基因剪刀 CRISPR：它如何改寫人類的生命密碼？

參考資料

1. Jaskólska, M., Adams, D. W., & Blokesch, M. (2022). Two defence systems eliminate plasmids from seventh pandemic Vibrio cholerae. Nature, 1-7.
2. Cholera-causing bacteria have defences that degrade plasmid invaders
3. Kuzmenko, A., Oguienko, A., Esyunina, D., Yudin, D., Petrova, M., Kudinova, A., … & Kulbachinskiy, A. (2020). DNA targeting and interference by a bacterial Argonaute nuclease. Nature, 587(7835), 632-637.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。