細菌也有生物鐘，并且驚人的復雜

細菌占所有生物的10%以上，但直到最近我們才意識到，和人類一樣，土壤細菌也有內部時鐘，使它們的活動與地球上24小時的晝夜循環同步。

新的研究表明，這些細菌生物鐘是多么復雜和復雜，為一個令人興奮的新研究階段掃清了道路。這項工作將提供多種機會，從抗生素使用的精確定時，到生物工程智能腸道和土壤微生物群。

由慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學(LMU Munich)、約翰·英尼斯中心、丹麥技術大學和萊頓大學組成的國際合作小組，通過探測基因表達，作為廣泛存在的土壤細菌枯草芽孢桿菌時鐘活動的證據，發現了這一發現。

主要作者Francesca Sartor博士(慕尼黑大學)報告說:“這種微生物的生物鐘是普遍存在的:我們看到它調節著幾個基因，以及一系列不同的行為。”

約翰英納斯中心的Antony Dodd教授補充說:“令人驚訝的是，一個基因組如此之小的單細胞生物卻有一個生物鐘，其某些特性可以喚起更復雜生物的生物鐘。”

這個合作小組之前的工作已經證明了在實驗室衍生的這種細菌菌株中存在生物鐘。這是**在枯草芽孢桿菌中觀察到生物鐘。研究人員使用了一種技術，插入一種叫做熒光素酶的酶，當基因表達時，這種酶會產生光。這種生物發光指導研究小組在條件變化時監測細菌時鐘。

該論文的資深作者、慕尼黑大學的Martha Merrow教授說:“這項研究表明，在枯草芽孢桿菌中廣泛存在生物鐘。我們可以利用生物鐘知識來改善健康狀況，提高糧食生產或生物技術的可持續性。”

這項新研究是向前邁出的重要一步，原因有很多。它揭示了這些時鐘存在于從自然環境中收集的菌株中，因此可能在這種細菌中廣泛存在。此外，枯草芽孢桿菌在恒定的黑暗和恒定的光線下都繼續表現出晝夜節律，研究人員揭示了許多其他生物生物鐘中細微反應的例子。在晝夜節律生物學領域，這些反應被稱為“后效”和“阿肖夫規則”。綜上所述，這表明，就像在更復雜的生物體中一樣，細菌可以隨著光照和溫度條件的變化，在一天中的不同時間同步它們的生理和代謝。

這一發現為生物技術、人類健康和植物科學提供了機會。了解細菌生物鐘的特性可以幫助我們進行微生物學的工業應用;這可能會導致對微生物群如何形成的新理解，并可能表明抗生素在一天中的某些時間如何有效地破壞致病菌。這些知識也可能對我們的作物保護有所幫助。枯草芽孢桿菌是一種有益的土壤細菌，被農民用來協助養分交換，植物發育和防御病原微生物。

該團隊正在開發枯草芽孢桿菌作為研究細菌生物鐘的模式生物。接下來的一個步驟是找出哪些基因在運作，構成了生物鐘機制。研究小組還對枯草芽孢桿菌的生物鐘如何依賴多細胞組織來實現其全部功能感到好奇。

生物鐘是一種內部振蕩器，通過使生物體的生理和新陳代謝適應環境中的24小時變化(如光線、溫度或捕食者行為的變化)，為生物體提供了一種選擇優勢。當我們進入不同的時區時，它們會產生時差反應。

來自萊頓大學和丹麥技術大學的ákos T. Kovács教授說:“法國生物學家雅克·莫諾曾經說過一句名言:‘對大腸桿菌適用的道理對大象也適用。’”當時，他指的是分子生物學的普遍規律——DNA和蛋白質。同樣，令人驚訝的是，枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)——一種只有4000個基因的細菌——的生物鐘有一個復雜的晝夜節律系統，讓人想起蠅、哺乳動物和植物等復雜生物的生物鐘。”

本網站所有轉載文章系出于傳遞更多信息之目的，轉載內容不代表本站立場。不希望被轉載的媒體或個人可與我們聯系，我們將立即進行刪除處理。