今年10月底开始，美国多个州爆发大肠杆菌食物中毒事件，包括加利福尼亚州在内的15个州均有病例报告，部分患者因肾衰竭症状住院治疗。而导致食物中毒的罪魁祸首是——被大肠杆菌污染的罗马生菜[1]。

本次作恶的O:H7菌株仅仅是大肠杆菌家族中的一个“败类”，绝大多数时候，大肠杆菌都在兢兢业业地为人类服务。“E.coli”的名字登上了三百万篇论文，多次助攻科学家获得诺贝尔奖，一年创造几千亿美元的经济收益。讲真，我们不知道还有什么事情是万能的大肠杆菌办不到的！

凯撒沙拉中的明星——罗马生菜，还能让人放心吃吗？

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撰文迦陵频伽

编辑戚译引

翻阅世界卫生组织（WHO）及美国疾病预防和控制中心（CDC）网站，你会发现大肠杆菌是食物中毒事件中的常客，经常污染生菜、即食沙拉及牛肉制品[2,3]。

大肠杆菌最初由德国儿科医生西奥多·埃舍里奇（TheodorEscherich）于年在健康幼儿的粪便里发现，被命名为Escherichiacoli[4]，简称E.coli。它们生活在温血动物的大肠中，所以大肠杆菌污染就是人、牛、羊等温血动物的粪便污染了食物（此处应有呕吐表情）。

大部分的大肠杆菌菌株无害，它和其他兼性厌氧菌占据了肠道菌群的0.9%[16]，可以说是个“小透明”。而引发食物中毒的主要是O:H7及O:H4，它们会产生志贺毒素（Shigatoxin），破坏血管内皮细胞，造成血状腹泻等肠道出血症状。少数患者并发溶血性尿毒症，可能恶化为急性肾衰竭，甚至死亡[5]。

低温电镜下放大了1万倍的大肠杆菌。

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但你知道吗？这些小小的微型杀手同时也是个一年赚上几千亿美元，并且多次获得诺贝尔奖的明星微生物。大肠杆菌皮实好养活，而且在实验室条件下大约20分钟就能扩增一倍，很快成为细菌中的“小白鼠”。在过去半个世纪中，全世界的科学家用它们做了无数的实验，得到了不少惊人的科学发现。在GoogleScholar搜索“E.coli”，能找到超过三百万篇论文！

E.coli的诺奖之路

E.coli带来的第一个惊喜就是它们的“性生活”。一直以来，细菌的繁殖被认为是无性的，通过细胞分裂一分为二，二分为四。但在上世纪50年代，爱德华·塔特姆（EdwardTatum）和约书亚·莱德伯格（JoshuaLederberg）发现了E.coli不为人知的小秘密，原来——细菌也有性生活（嘘）。

塔特姆和莱德伯格使用化学物质诱导突变的E.coliK12菌株丧失了在肠道生存的能力，但能在实验室的条件下生长。接下来他们观察发现，细菌竟然能将遗传物质从一个细菌传到另一个细菌，而且还讲究“礼尚往来”。带有菌毛（pilus）的细菌同时也带有一个DNA质粒（Fplasmid），游离于基因组DNA之外。这样的细菌会利用菌毛和不带有质粒的细菌连结形成融合通道，DNA质粒的其中一链经由通道转移至另一个细菌，然后在DNA复制酶的作用下合成互补链。最后，接受了DNA质粒的细菌也长出菌毛[6]，成为新的质粒供应方。

E.coli的“性”福生活，了解一下。

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由于这项发现，塔特姆和莱德伯格于年获得诺贝尔生理医学奖。这只是E.coli光荣“科研生涯”的开始。

接下来，瑞士微生物学家维尔纳·阿尔伯（WernerArber）发现噬菌体感染大肠杆菌有其限制性，即噬菌体可以感染某个菌株，但不能感染另一个菌株。经过进一步研究，他发现在噬菌体抗性菌株中，核酸酶会切碎噬菌体DNA；而在易感菌株中的噬菌体DNA经过修饰酶的修饰，不会被核酸酶切碎。这些核酸酶具有切割位点序列特异性，能辨识“回文”的序列（即DNA双链5′至3′均为同一序列，例如EcoRI辨识的序列为GAATTC）[7]，被称为限制性核酸内切酶。阿尔伯等人因发现DNA限制酶及其在分子遗传学上的应用共同获得年诺贝尔生理医学奖。

随后，美国生化学家保罗·伯格（PaulBerg）利用限制性核酸内切酶技术构建出第一个猿猴病毒40（SV40）和E.coli质粒融合的重组DNA质粒，这项新技术让伯格与另外两位奠定核酸测序技术的科学家沃尔特·吉尔伯特（WalterGilbert）及弗雷德里克·桑格（FrederickSanger）于年一起获得诺贝尔化学奖[8]，现代分子生物学的大门从此开启。

构建重组DNA质粒的过程。当年的诺奖技术如今已经成为每个分子生物实验室必备的基础技能。（图片来源：