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      研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中細(xì)胞大小的基本單位
      
			
      
				2019-06-28 09:51:57
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      生物學(xué)家早就知道，當(dāng)營養(yǎng)素的質(zhì)量變得更好時(shí)，細(xì)菌生長得越來越快，微生物生理學(xué)的一個(gè)原則被稱為“生長規(guī)律”，它描述了細(xì)菌的平均細(xì)胞大小與它們生長速度之間的關(guān)系。但是增長法有一個(gè)很大的漏洞：它無法解釋為什么細(xì)菌在達(dá)到某個(gè)臨界尺寸時(shí)會(huì)分裂，無論有多少或幾乎沒有營養(yǎng)素。
      

      研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中細(xì)胞大小的基本單位
      

      然而，通過將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于大量抑制細(xì)菌生長的實(shí)驗(yàn)，來自加州大學(xué)圣地亞哥分校的物理學(xué)家，生物學(xué)家和生物工程師團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了這一原因，并在此過程中制定了“一般增長法”，解釋了這些細(xì)菌生理特性的起源。
      

      研究人員在本周發(fā)表的“當(dāng)代生物學(xué)”雜志上發(fā)表的一篇論文中詳述了他們的成就。
      

      “幾年前，我們開始進(jìn)行廣泛的生長抑制實(shí)驗(yàn)，以使用模型生物大腸桿菌測試生長規(guī)律，”加州大學(xué)圣地亞哥分校物理與分子生物學(xué)助理教授Suckjoon Jun說。 。“也許并不令人驚訝，原始生長規(guī)律無法解釋生長抑制下細(xì)胞大小的變化。細(xì)胞大小根據(jù)抑制方法的增加或減少。有時(shí)，盡管生長抑制顯著，但細(xì)胞大小根本沒有變化。”
      

      Jun和他的同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞開始復(fù)制其遺傳物質(zhì)以準(zhǔn)備細(xì)胞分裂時(shí)，盡管細(xì)胞中存在許多遺傳過程和變化，如蛋白質(zhì)和DNA合成，細(xì)胞壁合成和細(xì)胞形狀，但細(xì)胞大小仍然非常恒定。
      

      “我們意識(shí)到，這種不變的細(xì)胞大小代表了開始生長和細(xì)胞周期所需的細(xì)胞資源的基本單位，或者說是汽車的'引擎'，”Jun說。“這個(gè)'單位細(xì)胞'是基礎(chǔ)構(gòu)建細(xì)胞大小，細(xì)胞大小是任何生長條件下所有不變單位細(xì)胞的總和，解釋了生長規(guī)律的起源。“
      

      Jun說，高通量細(xì)胞采樣技術(shù)和遺傳方法如“CRISPR干擾”的發(fā)展使他的團(tuán)隊(duì)有可能在其生長抑制實(shí)驗(yàn)中從1000萬個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中提取大量生理數(shù)據(jù)。
      

      “這樣可以提供詳細(xì)可靠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并導(dǎo)致定量建模，使實(shí)驗(yàn)可測試的預(yù)測成為可能，幫助我們更深入地了解數(shù)據(jù)，”他補(bǔ)充說。“這補(bǔ)充了我們幾年前發(fā)現(xiàn)的意外”加法器“原則。”
      

      Jun說，這個(gè)過程類似于丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫通過收集更好的行星軌道數(shù)據(jù)，能夠說服四個(gè)世紀(jì)前的德國天文學(xué)家約翰內(nèi)斯·開普勒，其原點(diǎn)是重力的行星軌道是橢圓形而不是界。
      

      “開普勒的橢圓模型沒有說明橢圓的物理起源，但他的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模是牛頓50年后動(dòng)力學(xué)研究的重要起點(diǎn)，”Jun說。“我們不知道生物學(xué)是否追隨物理學(xué)史的腳步，但實(shí)例正在積累，生物學(xué)的某些分支正在成為物理學(xué)的定量科學(xué)。”
      
			

			
        
      
			
      
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