细菌装上了生物钟

作者：张馨予

细菌装上了生物钟可助研发生物计算机或克服时差

2015-06-16 科技日报常丽君

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　　细菌活动没有明显的时间性，但或许有一天，它们也能按时作息。最近，美国哈佛医学院研究人员把一种生物钟插入到大肠杆菌（E. coli）中，让它们也有了一天24小时的活动规律。将来这种微生物计时器可能用在生物计算机中，或用来开发帮人们克服飞机时差的益生菌。

　　许多植物和动物都有生物钟，调节它们的日常活动。人们研究最多的是蓝藻，而其它一些普通微生物，如大肠杆菌，根本没有生物钟。

　　蓝藻的生物钟围绕着kaiABC基因簇和ATP建立。ATP是一种分子燃料，几乎所有的活细胞都要依赖它。在白天，蓝藻是活跃的，kaiA蛋白会促进kaiC蛋白与来自ATP的磷酸基团结合；到了晚上，KaiB蛋白开始活跃，会破坏KaiA的活动让KaiC把磷酸盐交回去。

　　据新科学家网站报道，哈佛医学院研究人员把这种kaiABC时钟蛋白整个转移到大肠杆菌中。这是科学家第一次把复杂的生物钟插入到一种新的微生物中。他们把kaiABC时钟和绿色荧光蛋白连接在一起，这样磷酸KaiC蛋白就会使大肠杆菌发光。在整个24小时的周期中，大肠杆菌先是变得越来越明亮，然后变成不发光的状态。这表明KaiABC时钟被移植后，确实能在大肠杆菌体内计时。

　　在目前形式下，大肠杆菌只能计时3天，因为缺乏一种天然“起动器”让它们保持长期运行。在自然界，生物钟由昼夜循环产生，但这对大肠杆菌却不起作用，它们没有光受体。因此还要继续研究这些生物钟，才能让它们变得真正有用。

　　将来有一天，微生物时钟可能变成设计生物计算机的工具包里的一部分。“可能你会想让一个细胞接到一个信号，然后在一定时间后作出反应，这实际就是一种计时器。”哈佛医学院的帕梅拉·希弗尔说。

　　如果有人愿意吃转基因益生菌，这些微生物则可以在特殊时间给肠道递药。对于因飞机时差而生物钟被扰乱的人来说，这是一个福音。以色列研究人员曾发现，飞机时差会导致人体内的微生物不平衡，而计时细菌则有望帮人们降低生物钟紊乱的风险。

　　细菌活动没有明显的时间性，但或许有一天，它们也能按时作息。最近，美国哈佛医学院研究人员把一种生物钟插入到大肠杆菌（E. coli）中，让它们也有了一天24小时的活动规律。将来这种微生物计时器可能用在生物计算机中，或用来开发帮人们克服飞机时差的益生菌。
　　许多植物和动物都有生物钟，调节它们的日常活动。人们研究最多的是蓝藻，而其它一些普通微生物，如大肠杆菌，根本没有生物钟。
　　蓝藻的生物钟围绕着kaiABC基因簇和ATP建立。ATP是一种分子燃料，几乎所有的活细胞都要依赖它。在白天，蓝藻是活跃的，kaiA蛋白会促进kaiC蛋白与来自ATP的磷酸基团结合；到了晚上，KaiB蛋白开始活跃，会破坏KaiA的活动让KaiC把磷酸盐交回去。
　　据新科学家网站报道，哈佛医学院研究人员把这种kaiABC时钟蛋白整个转移到大肠杆菌中。这是科学家第一次把复杂的生物钟插入到一种新的微生物中。他们把kaiABC时钟和绿色荧光蛋白连接在一起，这样磷酸KaiC蛋白就会使大肠杆菌发光。在整个24小时的周期中，大肠杆菌先是变得越来越明亮，然后变成不发光的状态。这表明KaiABC时钟被移植后，确实能在大肠杆菌体内计时。
　　在目前形式下，大肠杆菌只能计时3天，因为缺乏一种天然“起动器”让它们保持长期运行。在自然界，生物钟由昼夜循环产生，但这对大肠杆菌却不起作用，它们没有光受体。因此还要继续研究这些生物钟，才能让它们变得真正有用。
　　将来有一天，微生物时钟可能变成设计生物计算机的工具包里的一部分。“可能你会想让一个细胞接到一个信号，然后在一定时间后作出反应，这实际就是一种计时器。”哈佛医学院的帕梅拉·希弗尔说。
　　如果有人愿意吃转基因益生菌，这些微生物则可以在特殊时间给肠道递药。对于因飞机时差而生物钟被扰乱的人来说，这是一个福音。以色列研究人员曾发现，飞机时差会导致人体内的微生物不平衡，而计时细菌则有望帮人们降低生物钟紊乱的风险。

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责任编辑：侯茜

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