细菌也有内部时钟

人类,其他动物和植物,现在研究表明,non-photosynthetic细菌也内部日常时钟与地球上的生命的24小时周期一致。

研究回答了一个长期存在的生物问题和可能影响药物的时间交付,生物技术,以及我们如何为农作物保护开发及时的解决方案。

生物钟或昼夜节律是精致的内部定时机制,广泛分布于自然使生物体应付每天晚上发生的重大变化,甚至跨季节。

现有的细胞内,这些分子节奏使用外部线索日光和温度等环境同步的生物钟。这就是为什么我们经历的震动影响时差作为我们内部时钟校准之前暂时不匹配的新周期光明与黑暗在我们的旅游目的地。

越来越多的研究在过去的20年里已经证明这些分子节拍器基本流程的重要性,例如睡眠和人类的认知功能,和水管理和植物的光合作用。

尽管细菌占地球生物量12%和对健康很重要,生态,和工业生物技术,24小时生物钟所知甚少。

之前的研究表明,光合细菌需要光能量有生物钟。

但独立生存的非光合细菌在这方面一直是一个谜。

在这个国际研究人员发现自由奔跑的昼夜节律non-photosynthetic土壤细菌枯草芽孢杆菌。

团队应用了一种叫做荧光素酶报告,其中包括添加酶产生荧光,允许研究人员想象活跃的基因是如何在一个有机体。

他们专注于两个基因:首先,一个基因叫做ytvA编码蓝光光感受器其次酶KinC参与诱导形成生物膜的细菌和孢子。

他们观察到的基因的水平在黑暗常数相比,光周期12小时和12小时的黑暗。他们发现的模式ytvA水平调整到光明与黑暗周期,与水平增加在黑暗和减少光。一个周期仍然是不变的黑暗中观察到。

研究人员观察了几天,一个稳定的模式出现,模式可以逆转如果条件倒。这两个观察是常见的昼夜节律的特点和环境因素“乘火车”的能力。

他们进行了类似的实验使用每日温度变化;例如,增加日常周期的长度或强度,并发现ytvA的节奏和kinC调整与昼夜节律相一致,而不只是简单地打开和关闭的温度。

“我们首次发现non-photosynthetic细菌可以告诉时间,”第一作者教授玛莎钑骨,说的LMU慕尼黑路德维希马克西米利安大学。“他们适应分子运作周期的时间通过阅读的光或温度环境。”

“除了医疗和生态问题,我们希望使用细菌作为一个模型系统来理解生物钟机制。这种细菌实验室工具是杰出的,应该允许我们快速取得进展,”她补充道。

对这个研究可以用来解决这样的问题:是细菌接触的时间重要的感染?工业生物技术过程可以优化,考虑到一天的时间吗?和抗菌治疗的时间重要吗?

“我们的研究打开门在细菌研究昼夜节律。既然我们已经证实non-photosynthetic细菌可以告诉我们需要找出导致这些节奏发生的过程中细菌和理解为什么有节奏为细菌提供了一个优势,”安东尼博士说,作者从约翰英纳斯中心多德。

阿尔卑斯山脉Kovacs教授,丹麦技术大学的合著者说,“枯草芽孢杆菌中使用各种应用程序从洗衣粉生产农作物保护,除了最近利用为人类和动物益生菌,因此工程生物钟这种细菌活动的高潮将是多样化的生物技术领域”。

参考
Eelderink-Chen Z,博斯曼J,裁缝F,多德,科瓦奇,锁边中非光合原核生物的生物钟。科学的进步。2021;7 (2):eabe2086。doi:10.1126 / sciadv.abe2086

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。