細菌裝上了生物鐘
- 發佈時間：2015-06-16 01:30:57 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
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。最近，美國哈佛醫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小時的活動規律。將來這種微生物計時器可能用在生物電腦中，或用來開發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，調節它們的日常活動。人們研究最多的是藍藻，而其他一些普通微生物，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。
據新科學家網站報道，哈佛醫學院研究人員把這種kaiABC時鐘蛋白整個轉移到大腸桿菌中。這是科學家第一次把複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光。在整個24小時的週期中，大腸桿菌先是變得越來越明亮，然後變成不發光的狀態。這表明KaiABC時鐘被移植後，確實能在大腸桿菌體內計時。
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”讓它們保持長期運作。在自然界，生物鐘由晝夜迴圈産生，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計生物電腦的工具包裏的一部分。“可能你會想讓一個細胞接到一個信號，然後在一定時間後作出反應，這實際就是一種計時器。”哈佛醫學院的帕梅拉·希弗爾説。
如果有人願意吃轉基因益生菌，這些微生物則可以在特殊時間給腸道遞藥。對於因飛機時差而生物鐘被擾亂的人來説，這是一個福音。以色列研究人員曾發現，飛機時差會導致人體內的微生物不平衡，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有一塊無形的“時鐘”，讓這些生物體存在天然的節律性。這些節律讓生命活動發生改變，並依照制度維持著特定的狀態。美國科學家將這樣的節律第一次實現了“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！這並非癡人説夢，科學的世界裏沒有不可能。
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