在實(shí)驗(yàn)室條件下,許多常見(jiàn)細(xì)菌繁殖和分為對(duì)稱部分。然而,在現(xiàn)實(shí)世界中與有限的資源條件下并不總是適合這種精心策劃的增長(zhǎng)。芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們的一項(xiàng)新研究表明藍(lán)細(xì)菌(細(xì)菌通過(guò)光合作用產(chǎn)生能量像植物)改變他們的生長(zhǎng)和分化,以應(yīng)對(duì)不同層次的光。與典型的光照條件,保持相對(duì)較短,細(xì)胞的分裂對(duì)稱。但是隨著光線暗淡,長(zhǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂不均勻,導(dǎo)致不同長(zhǎng)度的兩個(gè)子細(xì)胞。研究人員認(rèn)為這可能是一種生存策略,進(jìn)化到幫助這些細(xì)菌生存在不到理想的條件。

在現(xiàn)實(shí)世界中,大多數(shù)細(xì)菌生活在一些增長(zhǎng)有限,營(yíng)養(yǎng)狀況不好,他們只是偶爾吹他們可以吃的東西,”邁克爾說(shuō)生銹,博士,副教授,分子遺傳學(xué),細(xì)胞生物學(xué)和物理學(xué),這項(xiàng)研究的資深作者。“可能是什么進(jìn)化選擇的是能夠長(zhǎng)期忍受饑餓和盡可能有效地使用這些稀有資源。”

在新的研究中,以作為封面文章在最新一期的細(xì)胞系統(tǒng),防銹、易廖,博士,博士后研究人員在他的實(shí)驗(yàn)室里,用延時(shí)成像跟蹤細(xì)胞分裂聚球藻屬elongatus,桿狀藻青菌。研究人員發(fā)現(xiàn)在昏暗的光線條件下,導(dǎo)致壓力細(xì)胞通過(guò)限制他們的能量來(lái)源,在美國(guó)比平時(shí)elongatuscells越來(lái)越長(zhǎng)。當(dāng)燈轉(zhuǎn)身,細(xì)胞仍然少于8微米對(duì)稱分裂,但超過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度分歧變得不均勻,通常產(chǎn)生一個(gè)短的女兒(約3微米)和一個(gè)更長(zhǎng)的。

在許多細(xì)菌,一個(gè)母細(xì)胞分裂成兩個(gè)的位置是由所謂的最小系統(tǒng),控制的一組蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部移動(dòng)的物體。在一個(gè)典型的短細(xì)胞,蛋白質(zhì)之一,MinC池在一端,然后每隔幾分鐘向另一端移動(dòng)。他們來(lái)回反彈,MinC蛋白花更多的時(shí)間在結(jié)束和mid-cell,像擠水氣球中間來(lái)回?cái)[動(dòng)。MinC抑制細(xì)胞分裂以來(lái),這個(gè)振蕩創(chuàng)建一種弱點(diǎn)在中間,細(xì)胞可以分裂。

最小系統(tǒng)是否還負(fù)責(zé)長(zhǎng)細(xì)胞不對(duì)稱分裂,廖和鐵銹標(biāo)記MinC蛋白熒光標(biāo)記,讓他們跟隨運(yùn)動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn),最小系統(tǒng)表現(xiàn)出不同的模式取決于細(xì)胞的長(zhǎng)度。蛋白質(zhì)保持特點(diǎn),來(lái)回振蕩模式簡(jiǎn)而言之細(xì)胞,但它們形成各種動(dòng)態(tài)模式不再細(xì)胞,包括多波段振蕩波,旅行和其他更復(fù)雜的模式。所有這些模式在漫長(zhǎng)的細(xì)胞,一個(gè)地區(qū)沒(méi)有MinC總是看到約3微米的細(xì)胞,使細(xì)胞分裂偏心,使短一個(gè)特定大小的女兒。

“我們認(rèn)為模式改變,因?yàn)樗膸缀蚊舾?所以它可以適應(yīng)不斷變化的細(xì)胞大小,”廖說(shuō)。”形成這些不同模式的能力允許短細(xì)胞對(duì)稱分裂和細(xì)胞產(chǎn)生短的子細(xì)胞。”

鐵銹和廖說(shuō),他們不確定為什么壓力條件下細(xì)菌分裂成不同的長(zhǎng)度還是一個(gè)長(zhǎng)度提供了一個(gè)優(yōu)勢(shì)?？赡苁禽^小的細(xì)胞能夠更好的找到資源。延伸自己可以給細(xì)胞更多的表面積在昏暗的條件下吸收光線。甚至有證據(jù)表明,長(zhǎng)度是病原體的防御機(jī)制,因?yàn)樗歉y免疫細(xì)胞吞噬很長(zhǎng)細(xì)菌細(xì)胞。

無(wú)論哪種方式,銹說(shuō)理解現(xiàn)實(shí)世界條件下細(xì)菌生長(zhǎng)和分裂可以幫助策略使用抗生素。例如,細(xì)胞可能需要一定長(zhǎng)度能夠感染人,或者他們只是伸長(zhǎng)自己和不分裂的渡過(guò)艱難時(shí)期。研究人員可以利用這種設(shè)計(jì)方式干擾最小系統(tǒng),破壞細(xì)菌的生存技巧。

“這個(gè)隱藏世界的生物學(xué)條件不佳,“銹說(shuō)。“我們可以了解生物增長(zhǎng)和繁榮的在困難的情況下,可能出臺(tái)新規(guī)定如何生活的表現(xiàn)。”