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細菌裝上了生物鐘
發(fā)布時間:2015-6-16 細菌裝上了生物鐘
可助研發(fā)生物計算機或克服時差
科技日報北京6月15日電 (記者常麗君)細菌活動沒有明顯的時間性,但或許有一天,它們也能按時作息。zui近,美國哈佛醫(yī)學院研究人員把一種生物鐘插入到大腸桿菌(E. coli)中,讓它們也有了一天24小時的活動規(guī)律。將來這種微生物計時器可能用在生物計算機中,或用來開發(fā)幫人們克服飛機時差的益生菌。
許多植物和動物都有生物鐘,調(diào)節(jié)它們的日?;顒印H藗冄芯縵ui多的是藍藻,而其它一些普通微生物,如大腸桿菌,根本沒有生物鐘。
藍藻的生物鐘圍繞著kaiABC基因簇和ATP建立。ATP是一種分子燃料,幾乎所有的活細胞都要依賴它。在白天,藍藻是活躍的,kaiA蛋白會促進kaiC蛋白與來自ATP的磷酸基團結(jié)合;到了晚上,KaiB蛋白開始活躍,會破壞KaiA的活動讓KaiC把磷酸鹽交回去。
據(jù)新科學家報道,哈佛醫(yī)學院研究人員把這種kaiABC時鐘蛋白整個轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中。這是科學家*次把復雜的生物鐘插入到一種新的微生物中。他們把kaiABC時鐘和綠色熒光蛋白連接在一起,這樣磷酸KaiC蛋白就會使大腸桿菌發(fā)光。在整個24小時的周期中,大腸桿菌先是變得越來越明亮,然后變成不發(fā)光的狀態(tài)。這表明KaiABC時鐘被移植后,確實能在大腸桿菌體內(nèi)計時。
在目前形式下,大腸桿菌只能計時3天,因為缺乏一種天然“起動器"讓它們保持*運行。在自然界,生物鐘由晝夜循環(huán)產(chǎn)生,但這對大腸桿菌卻不起作用,它們沒有光受體。因此還要繼續(xù)研究這些生物鐘,才能讓它們變得真正有用。
將來有一天,微生物時鐘可能變成設(shè)計生物計算機的工具包里的一部分?!翱赡苣銜胱屢粋€細胞接到一個信號,然后在一定時間后作出反應,這實際就是一種計時器。"哈佛醫(yī)學院的帕梅拉·希弗爾說。
如果有人愿意吃轉(zhuǎn)基因益生菌,這些微生物則可以在特殊時間給腸道遞藥。對于因飛機時差而生物鐘被擾亂的人來說,這是一個福音。以色列研究人員曾發(fā)現(xiàn),飛機時差會導致人體內(nèi)的微生物不平衡,而計時細菌則有望幫人們降低生物鐘紊亂的風險。
總編輯圈點
具備生物鐘的生物就好像體內(nèi)有一塊無形的“時鐘",讓這些生物體存在天然的節(jié)律性。這些節(jié)律讓生命活動發(fā)生改變,并依照制度維持著特定的狀態(tài)。美國科學家將這樣的節(jié)律*次實現(xiàn)了“移植",讓原本沒有“時間觀念"的生物從此有了新的“計時器"。我們可以大膽地猜想,當這塊新“時鐘"變得不僅可以被任意安置,且功能可控,未來不僅是微生物,甚至任何一種生物都有可能被“時鐘"操控!這并非癡人說夢,科學的世界里沒有不可能。
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