如果我们把新鲜的水果或者富含淀粉的谷物密封起来，放置一段时间后打开，通常会闻到一股淡淡的酒香。这是因为水果和谷物表面天然携带的酵母菌，在密闭缺氧的环境下将糖分转化成了酒精和二氧化碳，这个过程就是发酵。
水果的表面本身就存在着多种多样的酵母菌，它们借助风、昆虫等媒介传播，并在水果表面定植。当水果成熟落地，开始腐烂时，这些酵母菌便伺机而动，分解水果中的有机物质，以此获取能量。
正是由于酵母菌能够在自然条件下轻松发酵食物，它们成为了最早被人类利用的微生物之一。然而，在相当长的一段时间里，人们并不知道这些默默工作的“助手”的存在。
微生物的世界远比我们想象的要纷繁复杂，也充满了竞争。水果和谷物的表面聚集着各种各样的微生物，它们都渴望从中获取营养，繁衍生息。
但如果您观察过发面或酿酒的过程，就会发现酵母菌具有强大的竞争力。它们能够迅速占据优势地位，并通过各种方式，将其他微生物“排挤”出去，甚至“赶尽杀绝”。这与不同微生物的代谢特性和生存策略息息相关。
酵母菌的发现
我们日常购买的酵母粉，实际上就是处于休眠状态的活性酵母菌。尽管呈现粉末状，但它们仍然是有生命的微生物，等待合适的条件激活。
酵母菌并非细菌，而是真菌。这意味着它们的细胞结构与动物（包括人类）的细胞更为相似，这使得它们在生物学研究方面具有特殊的价值。通过研究酵母菌，科学家可以更好地了解真核细胞的运作机制，从而为医学和生物技术领域提供新的见解和思路。
对于人类来说，酵母菌的主要作用在于发酵面食（例如馒头、面包）和酿造酒类。人类利用野生酵母菌发酵面食和大规模酿酒的历史至少可以追溯到4000年前。早在古代，人们就已经掌握了利用酵母菌的技艺，并将其应用于食品生产中。
直到1680年，荷兰科学家列文虎克通过显微镜首次观察到酵母菌的存在。然而，当时人们并不认为这是一种生物，而是将其视为某种球状结构的物质。这一发现为后续的酵母菌研究奠定了基础，开启了人们对微观世界的探索。
直到1837年，德国医生西奥多·施旺（Theodor Schwann）才最终确定这些常见的微生物属于真菌。至此，酵母的秘密才逐渐被揭开，人们对酵母菌的认识才逐渐清晰起来。施旺的贡献为酵母菌的研究带来了革命性的突破。
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△ 酵母菌
我们通常所说的酵母或者酵母菌，常常指的是酿酒酵母——主要用于发面包和酿酒。但实际上，酵母菌是一个庞大的家族，目前已知的种类大约有1500种。更惊人的是，这可能仅仅占了整个酵母菌家族的1%。不同的酵母菌之间存在着巨大的差异，甚至在代谢方式上都截然不同。这意味着在不同的生态环境下，可能存在着各种各样我们尚未发现的酵母菌。
它们中的一些种类具有极强的适应能力。以我们最常见的酿酒酵母为例，这种微生物在微生物世界中堪称“手握核武的超级杀手”，拥有强大的生存竞争力。
微生物界的超级杀手
酿酒酵母是一种兼性厌氧菌，这意味着它们既可以在有氧环境下进行有氧呼吸，也可以在无氧环境下进行发酵。这种灵活的代谢方式，是它们能够在不同环境中生存的关键。
在有氧环境下，酵母菌能够高效地利用糖类，产生能量（ATP），并释放二氧化碳和水。这种高效的代谢方式，使得它们能够迅速生长繁殖。
由于在有氧环境下，酵母菌对糖类的利用率非常高，因此它们会通过出芽生殖的方式快速繁殖，迅速扩大种群规模。这种快速繁殖的能力，是它们在竞争中获取优势的关键。
由于酵母菌的快速增长，它们会迅速消耗掉环境中的氧气，从而使相对密闭的空间进入缺氧状态。这看似简单的行为，实则蕴含着深刻的生态学意义。
有氧过程是酵母菌作为“超级杀手”消除异己的第一步。通过耗尽氧气，它们可以将那些同样快速分解食物，但必须依赖氧气生存的专性需氧菌排挤出去。这就好比在战场上，一方率先切断了对方的氧气供应，从而削弱了对方的战斗力。
△ 发面的时候用保鲜袋密封可以确保酵母菌占据主导
进入无氧环境后，其他的真菌和细菌对糖类和蛋白质的利用效率会显著降低。而对于酿酒酵母来说，无氧发酵过程会将糖类转化为乙醇（酒精）和二氧化碳。这个过程不仅为它们提供了能量，同时也改变了周围的环境。
酒精对大多数微生物来说都是不利的，因为它能够破坏蛋白质结构，并导致DNA和RNA变性，是一种强效的杀菌物质。然而，酒精无法杀死细菌的芽孢，这也在一定程度上限制了酵母菌的“杀伤力”。
通过生成并释放酒精，酵母菌能够彻底改造其生存环境，从而进一步排除异己。随着时间的推移，酒精浓度的不断升高，可以杀死绝大多数竞争对手。这是一种典型的“改变环境，适应环境”的生存策略，体现了酵母菌强大的适应能力。
其他的厌氧菌也会通过改变环境的方式来抑制其他微生物的生长。例如，另一种常见的发酵微生物——乳酸菌，这是一种细菌。酸菜、酸奶等食物就是依靠乳酸菌的发酵作用制成的。与酵母菌不同，乳酸菌采用的是相对“温和”的策略。
乳酸菌在缺氧环境下会排出乳酸，从而降低环境的pH值，以此来抑制其他微生物的生长。但不难发现，乳酸菌并不像酵母菌那样“冷血”，非得杀死对手不可。它们更多地是通过改变环境来限制竞争对手的生长，而不是直接将其消灭。
看到这里，相信大家已经对酵母菌的强大之处有所了解。但令人惊讶的是，事情还没有结束。包括酿酒酵母在内的一些酵母菌，还会采取第三步策略，这一步甚至连“自己人”也不放过。
当环境中的糖类即将耗尽时，一些酵母菌会开始释放各种蛋白质毒素。这些毒素能够高效地杀死相同或相关的物种。这是一种残酷的“资源争夺战”，为了确保生存，它们甚至不惜牺牲同类。
在酿酒酵母中，研究最为深入的两种蛋白质毒素变体是K1和K28。其中，K1会改变细胞的离子通道，从而杀死细胞；而K28则会进入细胞质，并关闭细胞核中的DNA合成，从而引发细胞凋亡。这两种毒素的作用机制各不相同，但最终目的都是杀死竞争对手。
△ 两个酵母菌释放毒素杀死标红的同类
这类酵母菌有一个专属的名字，叫做“杀手酵母 (Killer yeast)”。它们会在环境资源耗尽之前，将那些抵抗力较弱的同类杀死，最终留下具有更强抵抗力的种群。这种行为是自然选择的结果，保证了种群的延续和发展。
由于像酿酒酵母这样重要的酵母菌，一旦触发它们的杀手本能，就可能会导致酿酒或面包发酵出现问题，所以“杀手酵母”系统早在1963年就已经被描述过了。然而，尽管如此，人们对“杀手酵母”的了解仍然有限。
直到最近，人们才对其中的原理有了一点初步的了解。目前的一些研究方向，正在尝试模仿这些毒素来制造抗真菌药物。这为新型抗真菌药物的研发带来了新的希望，也彰显了基础研究的重要性。
最后
酵母菌绝对是人类使用和食用最多的微生物之一。很多人认为它们只是简单的单细胞微生物，但实际上，它们是一种真正的竞争性杀手，在微生物世界中扮演着重要的角色。
此外，微生物世界中抢夺资源的竞争，也比我们想象的要激烈得多。它们将各种化学物质运用得淋漓尽致，为了生存和繁衍，展现出了令人惊叹的生存智慧。这也提醒我们，应该以更加敬畏的态度看待微观世界，尊重自然规律。
