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长期以来,科学家们在进行细菌学研究时,是以细菌群体为研究对象,而不是单个的细菌。对于培养瓶中数以百万计的细菌,他们通过测量菌液的吸光度值来评价细菌的生长状况。
通过这种方法,他们发现在某一特定阶段,细菌数目呈指数递增,菌体总质量也倍增,由此,他们猜想在这一时期,单个细菌也保持同样的生长方式,即当单个细菌在大小上加倍后再进行分裂。
加利福利亚大学圣地亚哥分校Suckjoon教授领导的研究团队在12月24日发表在《current Biology》上文章中指出:上述关于单个细菌生长情况的假说是不正确的。
该团队的助理教授Levin说:“虽然从整体来看,每个细菌的质量平均增加了一倍,但是,当你聚焦到单个细菌时,很明显就会发现一些差别。”
在该团队的研究中,大肠杆菌被置于某一特定的“培养器”培养,该培养器是一种微流体器械,有助于科学家研究单个细菌的生长情况。
研究者并不检测锥形瓶或试管中细菌的数目,而是利用被称为“培养器”的微流体器械来检测单个细菌的生长情况。
他们发现在每个世代中,细菌并不是体积或质量加倍,而是每个细菌增加了相同的体积——原本大小不一的细菌都增加了相同的体积。
为什么是这样的法则?Levin说:“虽然这个法则有违常理,但是这个法则可以确保细菌在经过很多世代后依然维持一种持久不变的大小。”
通过在细胞分裂前增加稳定的体积,大小不一的细菌很快变为常规状态的大小。在这个例子中,比平均体积大的细菌经过一些增殖代数后,就能达到常规状态的大小。
Levin说:“该研究表明一些新技术(如本研究中的能够实时观察单个细菌形态的培养器)能够为一些传统问题提供新的或意想不到的解答。”
她补充道:“理解这个生长法则具有重要意义,它提供了控制生长的生化机制的线索。为什么我们每个人是我们现在的大小?为什么我们的器官是它们现在的大小?为什么器官中的细胞呈现典型的大小?这都是由什么调控的?我们把这一切视为理所当然,却对其中的机理了解甚少。”
参考资料:
Sattar Taheri-Araghi, Serena Bradde, John T. Sauls, Norbert S. Hill, Petra Anne Levin, Johan Paulsson, Massimo Vergassola, Suckjoon Jun. Cell-Size Control and Homeostasis in Bacteria. Current Biology, 2014; DOI:10.1016/j.cub.2014.12.009