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細(xì)菌裝上了生物鐘
發(fā)布時間：2015-6-16 細(xì)菌裝上了生物鐘
可助研發(fā)生物計算機(jī)或克服時差
科技日報北京6月15日電 （記者常麗君）細(xì)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(xué)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(jī)中，或用來開發(fā)幫人們克服飛機(jī)時差的益生菌。
許多植物和動物都有生物鐘，調(diào)節(jié)它們的日常活動。人們研究zui多的是藍(lán)藻，而其它一些普通微生物，如大腸桿菌，根本沒有生物鐘。
藍(lán)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(xì)胞都要依賴它。在白天，藍(lán)藻是活躍的，kaiA蛋白會促進(jìn)kaiC蛋白與來自ATP的磷酸基團(tuán)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(xué)家報道，哈佛醫(yī)學(xué)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(xué)家*次把復(fù)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(jī)的工具包里的一部分。“可能你會想讓一個細(xì)胞接到一個信號，然后在一定時間后作出反應(yīng)，這實際就是一種計時器。"哈佛醫(yī)學(xué)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(jī)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(jī)時差會導(dǎo)致人體內(nèi)的微生物不平衡，而計時細(xì)菌則有望幫人們降低生物鐘紊亂的風(fēng)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(xué)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(dāng)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(xué)的世界里沒有不可能。