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      研究發(fā)現(xiàn)細菌中細胞大小的基本單位
      
			
      
				2018-12-29 10:00:56
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      生物學家早就知道，當營養(yǎng)素的質(zhì)量變得更好時，細菌生長得越來越快，微生物生理學的一個原則被稱為“生長規(guī)律”，它描述了細菌的平均細胞大小與它們生長速度之間的關(guān)系。但是增長法有一個很大的漏洞：它無法解釋為什么細菌在達到某個臨界尺寸時會分裂，無論有多少或幾乎沒有營養(yǎng)素。
      

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

      然而，通過將數(shù)學模型應用于大量抑制細菌生長的實驗，來自加州大學圣地亞哥分校的物理學家，生物學家和生物工程師團隊發(fā)現(xiàn)了這一原因，并在此過程中制定了“一般增長法”，解釋了這些細菌生理特性的起源。
      

      研究人員在本周發(fā)表的“ 當代生物學 ”雜志上發(fā)表的一篇論文中詳細介紹了他們的成就。
      

      “幾年前，我們開始進行廣泛的生長抑制實驗，以使用模型生物大腸桿菌測試生長規(guī)律，”加州大學圣地亞哥分校物理和分子生物學助理教授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胞大小的變化。細胞大小根據(jù)抑制方法的增加或減少。有時，盡管顯著抑制生長，細胞大小根本沒有變化。”
      

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

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

      Jun說，高通量細胞采樣技術(shù)和遺傳方法如“CRISPR干擾”的發(fā)展使他的團隊有可能在其生長抑制實驗中從1000萬個細菌細胞中提取大量生理數(shù)據(jù)。
      

      “這使得詳細可靠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)成為可能，并導致定量建模，使實驗可測試的預測成為可能，幫助我們更深入地了解數(shù)據(jù)，”他補充說。“這補充了我們幾年前發(fā)現(xiàn)的意外'加法器'原則。”
      

      Jun說，這個過程類似于丹麥天文學家第谷·布拉赫通過收集更好的行星軌道數(shù)據(jù)，四個世紀前能夠說服德國天文學家約翰內(nèi)斯·開普勒，其原點是重力的行星軌道是橢圓而不是界。
      

      “開普勒的橢圓模型沒有說明橢圓的物理起源，但他的運動學建模是牛頓50年后動力學研究的重要起點，”Jun說。“我們不知道生物學是否追隨物理學史的腳步，但正在積累的例子是，生物學的某些分支正在變成像物理學那樣的定量科學。”
      
			

			
        
      
			
      
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