細菌裝上了生物鐘
可助研發(fā)生物計算機或克服時(shí)差
科技日報北京6月15日電 （記者常麗君）細菌活動(dòng)沒(méi)有明顯的時(shí)間性，但或許有一天，它們也能按時(shí)作息。最近，美國哈佛醫學(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(shí)的活動(dòng)規律。將來(lái)這種微生物計時(shí)器可能用在生物計算機中，或用來(lái)開(kāi)發(fā)幫人們克服飛機時(shí)差的益生菌。
許多植物和動(dòng)物都有生物鐘，調節它們的日�；顒�(dòng)。人們研究最多的是藍藻，而其它一些普通微生物，如大腸桿菌，根本沒(méi)有生物鐘。
藍藻的生物鐘圍繞著(zhù)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(lài)它。在白天，藍藻是活躍的，kaiA蛋白會(huì )促進(jìn)kaiC蛋白與來(lái)自ATP的磷酸基團結合；到了晚上，KaiB蛋白開(kāi)始活躍，會(huì )破壞KaiA的活動(dòng)讓KaiC把磷酸鹽交回去。
據新科學(xué)家網(wǎng)站報道，哈佛醫學(xué)院研究人員把這種kaiABC時(shí)鐘蛋白整個(gè)轉移到大腸桿菌中。這是科學(xué)家第一次把復雜的生物鐘插入到一種新的微生物中。他們把kaiABC時(shí)鐘和綠色熒光蛋白連接在一起，這樣磷酸KaiC蛋白就會(huì )使大腸桿菌發(fā)光。在整個(gè)24小時(shí)的周期中，大腸桿菌先是變得越來(lái)越明亮，然后變成不發(fā)光的狀態(tài)。這表明KaiABC時(shí)鐘被移植后，確實(shí)能在大腸桿菌體內計時(shí)。
在目前形式下，大腸桿菌只能計時(shí)3天，因為缺乏一種天然“起動(dòng)器”讓它們保持長(cháng)期運行。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(méi)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(lái)有一天，微生物時(shí)鐘可能變成設計生物計算機的工具包里的一部分�！翱赡苣銜�(huì )想讓一個(gè)細胞接到一個(gè)信號，然后在一定時(shí)間后作出反應，這實(shí)際就是一種計時(shí)器�！惫疳t學(xué)院的帕梅拉·希弗爾說(shuō)。
如果有人愿意吃轉基因益生菌，這些微生物則可以在特殊時(shí)間給腸道遞藥。對于因飛機時(shí)差而生物鐘被擾亂的人來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)福音。以色列研究人員曾發(fā)現，飛機時(shí)差會(huì )導致人體內的微生物不平衡，而計時(shí)細菌則有望幫人們降低生物鐘紊亂的風(fēng)險。
總編輯圈點(diǎn)
具備生物鐘的生物就好像體內有一塊無(wú)形的“時(shí)鐘”，讓這些生物體存在天然的節律性。這些節律讓生命活動(dòng)發(fā)生改變，并依照制度維持著(zhù)特定的狀態(tài)。美國科學(xué)家將這樣的節律第一次實(shí)現了“移植”，讓原本沒(méi)有“時(shí)間觀(guān)念”的生物從此有了新的“計時(shí)器”。我們可以大膽地猜想，當這塊新“時(shí)鐘”變得不僅可以被任意安置，且功能可控，未來(lái)不僅是微生物，甚至任何一種生物都有可能被“時(shí)鐘”操控！這并非癡人說(shuō)夢(mèng)，科學(xué)的世界里沒(méi)有不可能。
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