首次发现非光合细菌中的生物钟

人类拥有内置的生物时钟,其他动植物也是如此。最新的研究表明,细菌也内置了与地球自转周期一致的内部时钟。

这项研究解答了一个长期存在的生物学问题,未来会影响到临床给药的时间安排,生物开发以及作物保护方案。

生物节律存在于细胞内部的分子中,它们利用外部线索(如日光和温度)将生物的生理周期与环境同步。

在过去的二十年里,越来越多的研究表明这些分子对基本的生理过程至关重要,如人类的睡眠和认知功能以及植物的水调节和光合作用。

尽管细菌占地球生物量的12%,对健康,生态和工业生物技术很重要,但人们之前还不确定它们是否拥有生物钟。

先前的研究表明,光合细菌具有生物钟,理由比较显而易见。

但是非光合细菌仍然是个谜。

在最新的国际联合研究中,研究员在非光合土壤枯草芽孢杆菌中检测到了对应昼夜周期的生理变化。

团队应用了被称为荧光素酶报告的技术,向细菌添加一种能够产生生物荧光剂的酶,从而使我们能够直接观察到基因的活跃程度。

他们着眼于两个基因:首先,名为ytvA的基因编码,嵌入一个蓝光感光体;其次是一个被称为KinC的酶——该酶参与诱导细菌中生物膜和孢子的形成。

他们比较了恒定黑暗条件下与12小时光照/黑暗交替变化下,基因的活跃度。他们发现ytvA的模式会根据明暗周期进行调整。

研究人员在几天后观察到了稳定的模式,并且如果颠倒明暗周期,模式就随之反转。如果把亮度替换成温度,也能在细菌身上看到周期性的内在变化。

主要作者、慕尼黑LMU(路德维希·马克西米利安大学)的Martha Merrow教授说:“我们第一次找到了非光合细菌的生物钟。”

该研究可解决以下问题:接触细菌时间对感染的程度是否存在影响?是否可以通过timing来优化工业生物技术过程?抗菌治疗中,具体的时间点重要吗?

合著者、丹麦技术大学的ÁkosKovács教授补充说:“枯草芽孢杆菌除了用于人类和动物益生菌外,还可用于洗衣洗涤剂生产,乃至到作物保护等各种场合,因此掌握这一细菌的生物钟无疑特别有价值。”

该研究发表在《科学进展》上。

原文:https://www.sciencealert.com/scientists-confirm-bacteria-have-a-24-hour-body-clock-in-first-of-its-kind-discovery

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