给大家带来一篇有趣的文章，第一届微生物奥林匹克运动会，这篇文章发表在Nature Reviews Microbiology，幽默风趣的写作风格非常有趣：
摘要：奥运会，这项每四年一次的全球赛事，汇聚了经过多年刻苦训练并凭借天赋脱颖而出的顶尖选手。这种对卓越的追求和不懈努力，在微生物的世界中也有所体现。在这个看似微不足道却充满竞争的微观世界里，每一天都是一场为生存和发展而战的激烈较量。这些微生物通过进化的过程，不断训练自己，成为最适应其特定环境和生活方式的生物。当它们的自然栖息地发生变化时，它们也会创新，以适应新的“游戏规则”。这里，我们将首次举办微生物奥运会，向这些在微生物界中表现卓越的微生物表示最高的敬意。就像奥运会的选手们，这些微生物同样展示了适应环境、不断进化的杰出能力。通过这一独特的比喻，我们旨在探索微生物在自然界中的重要角色和庆祝它们取得的成就。
开幕词：欢迎大家来到NRMicro体育场，共同见证这场前所未有的盛事——首届微生物奥林匹克运动会的开幕式。微生物奥运火炬（Vibrio fischeri）已在微生物界传递，并将在即将举行的奥运会上闪耀。观众们可以看到，各种微生物选手们正骄傲地列队绕场，他们用鞭毛、纤毛和其他附属物向观众挥手，充满活力和热情。专家团队精心挑选了七项赛事，并为每一项设计了独
短跑
在这个创新的项目中，颁发金牌的标准是哪种微生物在终点线上繁衍出最多的后代。代表真核生物的是酵母，这种生物经历了数千年的精心培育和筛选，是面包师和酿酒师们的得意之作。而在NRMicro体育场的看台上，热爱啤酒的粉丝们和面包爱好者们为他们的最爱欢呼雀跃。当第一个圆胖的酵母细胞滚动过终点线，分裂耗时仅90分钟，看台上响起一片欢呼声。
另一方面，细菌选手也赢得了大批支持者的喝彩。这些细菌充满了对胜利的信心，他们的代表是经过严格培育的大肠杆菌，得到了一支营养师团队的全方位支持，提供了优质的培养基。在阳光明媚、温度超过30度的条件下，这看起来几乎不是一场竞赛。大肠杆菌仅用了17分钟就完成了一次分裂，在90分钟内展示了它们的强大实力。在充足的空间和营养条件下，它们的后代每17分钟迅速翻倍，数学精通的观众已经预测出，在90分钟的比赛中，将会有32个大肠杆菌细胞通过终点线。
但是，突然间比赛出现了意想不到的转折。一股新的竞争者出现了，威胁着要夺走原本属于细菌的奖牌。由于当日强烈的太阳紫外线和比赛的压力，一株大肠杆菌细胞中潜伏的噬菌体被激活了。刚开始，似乎一切正常，但接着，这个细胞开始颤抖并丧失活力。随着细胞膜的崩溃，大约25个噬菌体被喷射到赛道上。真核生物的观众群中爆发出一阵叫嚣：“杀死赢家！杀死赢家！”这些新释放的噬菌体迅速感染了附近的大肠杆菌细胞，并开始了大规模的繁殖。随着噬菌体数量的指数级增长，赛道上的所有大肠杆菌细胞很快被感染。体育场中的微生物学家们开始紧张地向出口疏散，他们的肠道因恐慌而翻腾。广播中传来宣布：“金牌属于噬菌体！”。这个事件给我们的教训是：酵母和细菌可以分裂，而噬菌体则能在适当的条件下迅速增殖。
拳击
欢迎来到激动人心的微生物奥林匹克拳击赛，半决赛和决赛即将在拳击场地展开。现在，让我们一起转到现场，由我们的主持人，山姆和比尔带您进入精彩的比赛现场。
比尔：“欢迎观看细菌拳击！我是你们的主持人，芽孢杆菌比尔。”
山姆：“我是你的联合主持人，沙门氏菌山姆。”
比尔：“今天，我们将见证四个凶猛细菌的对决，他们将头对头的竞争，以决出最强者。”
山姆：“首场半决赛的对手是耐辐射的Deinococcus radiodurans和Pseudomonas aeruginosa。”
比尔：“大家可能都知道，D. radiodurans以其承受极端辐射能力而闻名。”
山姆：“对，它可以承受高温... 放射性热量！”
比尔：“但它并非最有攻击性的选手，因为它不引起人类疾病。”
山姆：“它得小心P. aeruginosa，这是一种机会性病原体，擅长利用对手的弱点。”
比尔：“战斗已经打响，但D. radiodurans 无法离开自己的角落。”
山姆：“而P. aeruginosa也不能在固体表面上移动。哦，它的教练给了一个信号——群体感应自感应子。现在它正在用表面活性剂涂抹赛场，迅速向D. radiodurans靠近。”
比尔：“D. radiodurans真的陷入困境了，被P. aeruginosa的鞭毛缠住！”
山姆：“在近距离，P. aeruginosa通过六型分泌系统释放毒素。”
比尔：“哇！D. radiodurans菌被击败，P. aeruginosa赢得了第一场半决赛！”
山姆：“接下来的半决赛，请欢迎 Neisseria gonorrhoeae和耐甲氧西林Staphylococcus aureus（MRSA）。”
比尔：“听说MRSA坚不可摧！”
山姆：“而N. gonorrhoeae则难以捉摸，其抗原变异使其能够有效躲避人类免疫系统。”
比尔：“看起来MRSA十分自信，它身披金色。”。
山姆：“实际上，那是MRSA的金色护甲，一种抗氧化剂，名为葡萄球菌黄素。”
比尔：“N. gonorrhoeae发出了一个强劲的右钩拳，一根菌毛！但它‘低于腰带’攻击MRSA，被取消资格！”
山姆：“决赛将在两个劲敌之间展开，P. aeruginosa和MRSA，它们经常在慢性感染中相遇。”
比尔：“震惊！MRSA释放了一种超抗原，吸引免疫系统加入战斗。”
山姆：“但P. aeruginosa形成了生物膜，有效抵抗。”
比尔：“看起来P. aeruginosa在与MRSA的对抗中变得更强。”
山姆：“对MRSA来说是个坏消息。它正在承受P. aeruginosa释放的一系列抗菌药物的攻击。”
比尔：“尽管MRSA能迅速获得抗生素抗性，但还是败给了这种毒药。P. aeruginosa赢得了金牌！”
山姆：“但等一下，P. aeruginosa使用自体诱导因子（autoinducer）的行为正在被审查。”
比尔：“由于违禁使用性能提升的小分子，微生物奥林匹克委员会撤销了P. aeruginosa的金牌！这意味着MRSA获得金牌，D. radiodurans获得银牌。”
山姆和比尔一起宣布：“这标志着本届运动会细菌拳击比赛的结束。祝贺获胜者！”
100微米自由泳
100 微米自由泳决赛将在牛津大学的显微镜池中进行，这将是一场激动人心的比赛。微生物的长度从不到 1 微米到超过 100 微米不等，因此参赛者只能是通过螺旋鞭毛旋转游动的微米级细菌，从而确保了比赛的运动性。赛前最受欢迎的细菌--微小但速度极快的布氏杆菌（Bdellovibrio bacteriovorus）在预赛中因吃掉另一名选手而被取消资格。肠炎沙门氏菌和幽门螺旋杆菌在随机致病性测试中未能通过，它们的粉丝们失望而归。
细菌的游动主要是为了优化生存环境或逃避捕食者。由于它们通常太小，无法感知长度上的变化，因此它们改变游动方向往往是随机的。但在环境变好时，它们会减少方向的改变。这对于直线短跑来说是个挑战，所以有一半的决赛选手通过基因改造，失去了感应反应（如趋化性）。单鞭毛的选手们，如Rhodobacter sphaeroides, P. aeruginosa（这是它在本届运动会的第二个项目）和Vibrio alginolyticus，起跑表现良好。多鞭毛、钠驱动的嵌合大肠杆菌与它们的步伐一致，但质子驱动的大肠杆菌落后。
比赛开始后不久，在10微米的地方，V. alginolyticus被泳池表面吸引，开始绕圈游动，未能完成比赛。最终结果是由下图决定，R. sphaeroides以一个身体长度的优势在2.02秒内夺得金牌。虽然赛后有争议，因为它似乎越过了自己的泳道线。大肠杆菌在比赛后期减速，以2.08秒获得银牌，而P. aeruginosa以2.12秒落后。Vibrio alginolyticus紧随其后，排名第四，而质子驱动的大肠杆菌在1秒后超过Yersinia enterocolitica，获得第五名。Rhodospirillum rubrum从未真正进入比赛，用时超过15秒才完成。
这场微生物奥林匹克游泳比赛的参赛者是基于他们能够到达比赛现场的能力而选择的，他们都在牛津大学的冷藏库中，且易于培养。随着参与度的提高和选拔的更加严格，我们期待着选手们性能的稳步提升。
这场微生物奥林匹克游泳比赛的参赛者是基于他们能够到达比赛现场的能力而选择的，他们都在牛津大学的冷藏库中，且易于培养。随着参与度的提高和选拔的更加严格，我们期待着选手们性能的稳步提升。B. bacteriovorus有潜力打破2秒大关，而一种大型的海洋硫细菌 Thiovulum majus，如果能够在实验室中轻松培养并适应泳道，其游动速度有可能在0.2秒内完成比赛。考虑到海洋中未被描述的物种众多，以及合成生物学的发展，2016年的比赛可能带来什么惊喜呢？然而，在2012年，我们要向金牌得主R. sphaeroides致以最高敬意！
标枪
重返NRMicro体育场，迎来了备受瞩目的标枪比赛。比赛聚集了来自各类寄生性微生物的参赛者。这些微生物通过分泌蛋白和其他分子——统称为效应因子——进入宿主细胞的不同部位，从而调控宿主反应，促进自身的生长和扩散。效应因子是微生物基因组中基因的直接或间接产物，作用范围很广，即使远离微生物细胞本身，也能影响宿主细胞。在这场标枪比赛中，将效应因子投掷得最远的植物和动物病原菌将获得奖牌。
首先登场的是引起水稻最严重疾病的真菌Magnaporthe oryzae。它侵入水稻后，会在单个表皮细胞中持续生活30小时。期间，病菌分泌效应因子蛋白，传递到远离真菌的邻近植物细胞。这些效应因子通过连丝——植物细胞间的微观通道——在植物组织中移动。稻瘟病菌投掷得相当远，但似乎并非不可超越。
紧随其后的是神奇手Haptoglossa mirabilis。它的投掷距离惊人，看似有力地竞争奖牌。但突然，出现了变故！由于使用枪械，H. mirabilis 被取消资格。它向动物宿主（如线虫）发射感染性孢子。结果，它遗憾地空手而归。
随后出场的是 Clostridium botulinum，这种革兰氏阳性细菌分泌有毒的肉毒毒素。这种毒素在人类体内可引发严重麻痹症状。肉毒毒素可通过食物传播，并在体内远离细菌的地方扩散。有趣的是，肉毒毒素还作为商标名Botox在多种化妆品和医疗程序中使用。肉毒梭菌的投掷距离很远，成功超越了M. oryzae。
最后一个挑战者是 Puccinia monoica，这种显著的植物病原体在其宿主Boechera中诱导形成类似花的结构，吸引昆虫。这些“假花”释放独特香气，由多种挥发性效应因子组成，改变昆虫行为。P. monoica在比赛中投掷得最远，因此夺得金牌。最终，C. botulinum获得银牌，M. oryzae获得铜牌。
病原体接力赛
我们继续关注NRMicro体育场的赛事，接下来是病原体接力赛。毒性方面的“传统智慧”主张寄生体会不断向对宿主较为良性的方向进化。早在1875年，就有人指出：“寄生体靠着宿主生存，其全部策略都在于经济地利用宿主，而不至于置自己于危险之中。他们不会为了得到鸡蛋而去杀死鸡。”。然而，最新研究显示，如果恢复和毒性相关，那么中等毒性更受青睐。人们还提出，传播机制也会影响毒性。这里有一个生物学上的权衡：毒性可能是传播的必然结果。如果寄生体进化出高传播率，那么就必须在感染持续时间上做出牺牲，这可能意味着宿主的恢复或死亡。
病原体接力赛与其他微生物奥林匹克项目不同，竞赛者是人类宿主。每个宿主都感染了不同的病原体，这些具有不同传播率和毒性水平的病原体才是真正的比赛选手。比赛中，被感染的宿主向着下一个传播点移动，在那里他们会遇到新的单一宿主。微生物选手必须在宿主到达下一个点之前感染新宿主。最终胜出的病原体将是成功感染所有宿主的那一个。
第一赛道是鼠疫Yersinia pestis，这是一个历史悠久的强劲对手，仍然深受宿主们的青睐。在这场比赛中，它展示了其肺炎形式的强大传播能力和高毒性。不意外的是，黑死病在此赛事中的胜利被寄予厚望。第二赛道是衣原体Chlamydia trachomatis，它在年轻宿主中越来越受欢迎，这种微生物并不自吹自擂，而是想制造混乱。第三赛道是潜在新星禽流感病毒H5N1，它在鸟类宿主中的表现出色，但能否在人类中延续这种状态尚未可知。第四赛道是Rhinovirus病毒，通常被宿主忽视，但在这个赛事中却是一个意外的黑马。
最终，令人震惊的是， Rhinovirus病毒赢得了金牌，衣原体获得银牌，而鼠疫获得铜牌。 Rhinovirus病毒的获胜策略是结合高传播率和低毒性，使感染容易且发病率低。这种有效的组合让携带它的宿主广泛分散。衣原体以低毒性和低传播率获得银牌，因为它依赖于性接触，这并非总能保证。当宿主密度低时，它的传播机会就减少了。尽管Yersinia pestis具有强大的感染力，但其高毒性反而成为了自身的障碍，使宿主过于虚弱，无法迅速传播。实际上，由于宿主密度低，许多宿主在有机会传播之前就已死亡，它能完成比赛已属不易。禽流感受人际传播能力差和成功时的高毒性影响。然而，它将努力训练，希望在2016年的比赛前提高人传人的传播率。
这场比赛仅考虑了特定疾病的毒性（发病率和死亡率）和假设的传播率。实际情况要复杂得多，例如宿主密度就是一个重要因素，如果在比赛中较高，结果可能大不相同。不同的传播方式（如媒介传播和水传播）在决定毒性进化中也非常重要。有关这个主题的一本易懂的书籍是保罗·伊沃尔德的《传染病的进化》。
跳水
在水上中心的第二项赛事，我们转向了跳水池。跳水是一项要求出色的生理素质、高度协调技巧和优雅执行的运动。跳水的难度越高，若执行得当，得分潜力也越大——对于微小的微生物来说，与伙伴或宿主同步完成跳水无疑是一项伟大的成就。跳水分为三个阶段：起跳、跳水本身和对水下世界的影响。参赛的跳水运动员需要提前提交他们的跳水动作。每个阶段都按照严格的标准进行评判，只有那些难度大且野心勃勃的跳水，且造成巨大轰动的运动员才能获胜。跳水项目几乎在40亿年前在格陵兰的一个热池中诞生，那时最初的原生细胞开始在水中翻滚。值得一提的是，最近的跳水比赛中评委会说服了微生物奥林匹克委员会，纳入那些尚未被命名的候选者，以表彰未命名水生微生物的重要性。
Photobacterium phosphoreum是一名极端的跳水运动员，擅长从深渊平原深处的深海进行跳水。它以迷人的同步跳水表演吸引了评委会的目光。P. phosphoreum能在黑暗中发光，并已经驯服了深海鱼作为其跳水伙伴。这些鱼提供了特殊的发光器官作为庇护所，而荧光弧菌则让这些外表不太吸引人的动物看起来闪闪发光且迷人，从而吸引少量在深海中游荡的潜在伙伴。这种同步跳水成就无疑需要经过漫长的进化训练，其结果非常壮观。
下一位选手是Rhizosolenia，它能够将成千上万的同类和相关物种整合到一个庞大且精致的垂直迁移结构中。Rhizosolenia是一种棒状、圆柱形的细胞，能形成密集的水华，并显著促进全球硅的生产。这位潜水者的特殊技能在于通过浮力调节来实现同步跳水。所有参与者都首先在阳光照射的水面上的浮床中集结。然后，当养分耗尽时，它们通过快速且民主的决策过程决定让自己变重，从而下潜到养分较为丰富的次表层。它们调节碳水化合物的产生来控制浮力，使浮床进行为期3-4天的协调潜水，之后再浮出水面以吸收阳光。评委会对此印象深刻。
接下来的候选者是大肠杆菌。它在同步跳水类别中提交了一份极具创意的动作，声称它能与人类宿主一起从地球表面潜入地球最深处，深达11公里的水下，然后在一天内返回水面。这次大胆的跳水在2012年3月成功实施，引起了巨大轰动。然而，微生物奥林匹克委员会最终得出结论，尽管这位候选者获得了显著的媒体关注，但它未能充分证明与宿主的同步性。尽管如此，至少在代谢挑战和在宿主肠道中坚持8小时的方面，这位候选者表现出了勇气，因此被授予铜牌。Rhizosolenia毫无疑问获得银牌，而P. phosphoreum则荣获金牌。
冬季运动会
微生物奥林匹克的最后一个赛事转移到了NRMicro-On-Ice设施，以举办冬季运动会。微生物能在温度变化极大的环境中生存，包括极端的热和冷。地球上最冷的环境，即温度长期接近或低于水的冰点的地区，占全球生物圈的75%以上。这些冰冻圈包括所有形式的冰，如冰川、冰帽、冰盖、海冰和湖冰，以及地球上的雪覆盖区域。这些寒冷地区孕育了许多适应冷环境的生物，其中细菌在多样性和生物量上占据主导地位。虽然细胞生命起源和进化步骤仍是科学研究的热门领域，但越来越多的证据表明，适应寒冷是冰冻圈中生物的一个普遍特征。什么机制使细胞适应寒冷？对嗜冷微生物基因组的研究已经揭示了一些真正的嗜冷高手。
铜牌被授予了北极杆菌Polaribacter irgensii 23-P，这是一种发现于北极和南极海冰中的含气囊的海洋黄杆菌。这种细菌似乎会移动到上层水域，在季节性融化后成为主导物种。P. irgensii 23-P是已知最嗜冷的海洋细菌之一，在12°C以上的温度下不会生长。最近的基因组分析显示，它拥有细菌视紫红质和丰富的去饱和酶，这有助于其适应寒冷环境。
银牌被授予Psychrobacter arcticus 273-4菌株，这种微生物最初是从西伯利亚科雷马的永久冻土中分离出来的，可以说是地球上最古老的生命形式之一。它存在于古老冻土的冰脉中，能在低至-10°C的温度下生长。P. arcticus 273-4能在极低至-15°C的温度下进行蛋白质和DNA的合成，主要是为了修复长期的辐射和时间造成的DNA损伤。基因组分析揭示了其几乎所有基因类别的冷适应性。
金牌被授予Colwellia psychrerythraea 34H菌株，这是从北极海洋沉积物中分离出来的。这种细菌在-12°C的低温下保持生长，与Psychromonas ingrahamii共享这一纪录。C. psychrerythraea 34H能在-10°C下保持运动能力，并能在低至-20°C产生活性酶，超越了P. ingrahamii。基因组的分析揭示了一系列全面的适应性，为其赋予了强大的耐寒性，使其成为研究永久寒冷环境中生命的模型。
像大多数比赛一样，这些奖牌只代表当天的成就。嗜冷生物学和冷适应性研究正在全球范围内蓬勃发展，旨在深化我们对极低温度生命的基本知识，并将这些知识应用于在我们太阳系甚至更远的寒冷世界中寻找生命的任务。持续的培养和直接测序方法，如单细胞基因组学和宏基因组学，正在揭示冰冻圈许多居民中以前未知的和新颖的适应性。显然，我们对这些看似静止的微生物世界的了解只是冰山一角。
闭幕式
随着比赛的结束和奖牌的颁发，参赛的微生物们返回到各自的自然栖息地，继续他们的训练，以提高在下一届微生物奥林匹克中竞争的机会。随着火炬的熄灭，烟火逐渐成为了回忆，体育场也恢复了宁静，静待着未来四年的再次启用。然而，正如人类奥运会一样，微生物奥运会也将留下长远的遗产。在体育界，奥运会激励了年轻人尝试新的运动或活动，不仅培养了下一代的奥运选手，还提升了整体的公共健康。
微生物奥运会的组织者和专家团队衷心希望这场游戏能产生类似的影响，无论是吸引下一代的微生物学家加入这一领域，还是简单地提升公众对微生物重要性的认识。微生物以多种形态存在，对地球上生命的各个方面都至关重要。就像世界各地的学校会举行运动会一样，我们鼓励您在您的课程中引入一个微型奥运会日，并分享您设计的活动、比赛和获奖者。谁知道呢，他们中的一些或许会在2016年的微生物奥运会中被选中参赛。
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