本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
细菌可能是微小的微生物，但像任何其他生物一样，它们也需要某些分子才能生存。无论细菌菌落占据什么生态位，它最终都需要铁源。对于生活在人体内的细菌来说，有一种富含铁的分子在人体内循环，并能渗透到组织中。
血红蛋白——赋予血液红色并用于在体内输送氧气的分子。
上面的图像（来源链接）显示了血红蛋白分子的结构。它由四个亚链（红色和蓝色显示）组成，每个亚链都携带一个含铁的“血红素辅因子”，您几乎可以在图中看到尖状的绿色物质。这些血红蛋白分子紧密地 packed 在红细胞中，以至于红细胞甚至没有细胞核，而只是携带血红蛋白的机器。缺乏细胞核意味着它们无法生长或分裂（或做太多事情），因此在骨髓中组装并在血液中循环约三个月后，红细胞会被谨慎地移除和替换。
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所有这些循环的铁为病原菌提供了绝佳的机会，它们已经开发出各种系统来获取铁。首先，它们必须分解红细胞，通常通过分泌各种化学物质来破坏细胞膜，释放血红蛋白。然后，它们必须通过细胞表面的特殊受体与血红蛋白结合。一旦结合，血红蛋白就会穿过细菌细胞壁并进入细胞内部。对于具有两层细胞膜的细菌（革兰氏阴性菌）来说，这是一项复杂的任务，涉及各种不同的蛋白质、转运蛋白和质子动力势的利用。对于具有一个大的厚细胞膜的细菌（革兰氏阳性菌）来说，似乎涉及某种蛋白质中继过程，该过程消耗的能量要少得多。有关这两个过程的更多详细信息可以在下面的参考文献中找到。
一旦进入细菌内部，血红蛋白就会被分解以释放其携带的珍贵铁。这比听起来更危险，因为血红蛋白中的铁携带氧气，这意味着有可能释放活性氧并对细胞内部造成严重破坏。不仅如此，而且在某些细菌中，“血红素辅因子”本身也可能是有毒的。一些细菌含有称为“血红素加氧酶”的特殊酶，可以处理活性氧，而另一些细菌则将血红素隔离在液泡中，远离细胞的其余部分，或者打开输出分子。目前尚不清楚输出分子是带走血红素还是其他有毒产物，但它们对于防止血红蛋白在细菌内部的毒性作用至关重要。
从血红蛋白中提取铁的整个过程实际上对细菌来说充满了危险。该过程需要各种特殊分子和转运蛋白，这些分子和转运蛋白在人类细胞中并不存在，这使得它们成为免疫系统识别入侵元素的首要目标。特别是血红蛋白结合蛋白，它们有点像贴在细菌细胞表面上的标有“入侵者”的大红旗。不仅如此，而且它们的运行成本也很高，特别是对于革兰氏阴性细胞而言。因此，细菌倾向于仅在它们特别缺铁且周围没有其他可用来源时才激活该系统。
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参考文献 1：Pishchany G, & Skaar EP (2012)。对血液的嗜好：血红蛋白作为病原体的营养来源。PLoS 病原体, 8 (3) PMID: 22412370
参考文献 2：Pishchany, G., McCoy, A., Torres, V., Krause, J., Crowe, J., Fabry, M., & Skaar, E. (2010)。对人血红蛋白的特异性增强了金黄色葡萄球菌感染 细胞宿主与微生物, 8 (6), 544-550 DOI: 10.1016/j.chom.2010.11.002