了解细菌的生理节奏

细菌占10%以上的生物,但直到最近我们没有意识到,作为人类,土壤细菌内部时钟同步他们的活动与地球上日夜的24小时周期。

新的研究显示多么复杂和复杂的细菌生物钟,扫清了道路,一个令人兴奋的研究的新阶段。这项工作将提供不同的机会,从精密计时的使用抗生素、生物工程更聪明的肠道和土壤微生物。

从LMU国际协作,约翰英纳斯中心(英国诺里奇),丹麦技术大学(Lyngby)和莱顿大学,发现探索基因表达作为证据的时钟广泛的土壤细菌的活动枯草芽孢杆菌。

第一作者弗朗西斯卡博士裁缝(LMU)报道,“这个微生物无处不在的生物钟:我们看到它调节多个基因,和一系列不同的行为。”

“这是惊人的,与这么小的单细胞生物体基因组具有一些属性的生物钟,唤起时钟在更复杂的生物,”安东尼·多德的约翰英纳斯中心教授补充说。

以前的工作的协作团队展示了生物钟的存在在lab-derived应变的细菌。这是首次生物钟已被观察到的细菌枯草芽孢杆菌。研究人员使用一种技术,将一种叫做荧光素酶的酶基因表达时产生光。这种生物荧光指导团队在监测细菌时钟条件不同。

出版的资深作者,教授玛莎钑骨在LMU说:“这项研究表明,生物钟被广泛发现枯草芽孢杆菌。我们可以利用时钟的知识改善健康状况,提高粮食生产的可持续性或生物技术”。

在细菌中只有四千个基因

这项新研究是一个重要的一步为多个原因。它表明,这些时钟存在于其他菌株来自自然环境,所以这些细菌可能是广泛的。此外枯草芽孢杆菌继续显示昼夜节律常数黑暗和恒定的光,和研究人员揭示微妙的反应的例子中发现许多其他生物的生物钟。

的枯草芽孢杆菌时钟显示特定的和不同的反应不同的光量(影响)和质量(波长)。例如,时钟的速度是受光强度的影响。这种微生物的生物钟也存储的信息有多少光被用于同步。这里,时钟的速度受到影响。生理领域的生物,这些反应被称为“后遗症”和“风湿病小法则”。最后,团队发现两个蓝色和红色光——发生在正常的日光——可用于这个时钟同步。综上所述,这表明,在更复杂的生物,细菌可以同步他们的生理机能和新陈代谢在一天的不同时间光和温度条件变化。

发现为生物技术提供了机会,人类健康和植物科学。理解属性的细菌生物钟可能帮助我们的工业应用微生物学;它可能导致一个新的微生物是如何形成的,他们的理解和可能表明抗生素如何工作在一天的特定时间干扰病原菌。农作物保护的知识也可以帮助我们。枯草芽孢杆菌农民使用的是一个有益的土壤细菌,帮助营养交换,植物开发和防御病原微生物。

团队发展枯草芽孢杆菌作为一个生物模型研究生物钟在细菌。接下来的步骤之一是找出哪些基因操作来弥补时钟机制。团队也是好奇的枯草芽孢杆菌生物钟取决于多细胞组织其全部功能。

生物钟是内部振荡器提供选择优势生物的适应他们的生理机能和新陈代谢24小时环境的变化,如光线的变化,温度或捕食者的行为。他们产生刺耳的时差的影响,当我们进入不同的时区。

阿尔卑斯山脉t·科瓦奇教授,从莱顿大学、丹麦技术大学说,“法国生物学家雅克·莫诺曾说,“什么是正确的大肠杆菌象是真的。”,他指的是分子生物学的普遍规则的DNA和蛋白质。同样,它是神奇的生物钟枯草芽孢杆菌,细菌只有四千个基因,具有复杂的生理系统,让人想起生物钟在复杂生物如苍蝇、哺乳动物和植物”。

参考:裁缝F,徐X, Popp来说T,多德,科瓦奇,锁边m .细菌的生物钟枯草芽孢杆菌唤起的性质复杂,多细胞的生理系统。Sci副词。2023;9 (31):eadh1308。doi:10.1126 / sciadv.adh1308

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