早上又错过了闹钟？那就让细菌来提醒你吧

原创 普普 趣科普

“日出而作，日落而息”。

上古时期的人民过着如此简单朴实生活的同时，也告诉我们，生物钟从很早的时候就有了。

每次在经历了一个工作周的定时早起后，好不容易等来周末关掉闹钟想睡个懒觉，第二天早上自然醒一看时间比平时上班上学都早。这时候你也会发出感慨：“这可恶的生物钟”。

生物钟我们老是挂在嘴边，它就像是我们身体里面一个无形的“时钟”一样，时刻提醒着我们到点了，该吃饭了，该睡觉了，该起床了。就算没有闹钟，不知道时间，我们也能有昼夜节律的睡眠和一日三餐（因人而异）的饮食。

生物钟看似是个挺虚无缥缈的东西，但是2017年诺贝尔生理学或医学奖颁给了发现世界上第一个生物钟基因的三名科学家之后，生物钟这个课题就“好起来了”。

这不是马上就有了新的发现：细菌也有生物钟。

细菌占地球生物量的12%，家族这么庞大，但人类对于它们生物钟的情况知之甚少。虽然之前有研究表明那些需要光产生能量的光合细菌具有生物钟之外，其他的非光合细菌的生物钟情况还是个迷。

噢不，以前是个迷，现在不是了。

因为研究人员已经在非光合细菌——土壤枯草芽孢杆菌中检测到了自由运转的昼夜节律。

怎么做到的呢？

他们应用了一种叫做荧光素酶报告基因的技术，用荧光素作为底物，再添加萤火虫荧光素酶，通过检测荧光来观察生物体内基因的活跃程度。

科学家选择了两种基因作为研究对象：ytvA和KinC。第一个是编码蓝光感受器的基因（因为对蓝光的接收是昼夜节律不可或缺的部分），第二个是参与诱导细菌中生物膜和孢子形成的酶。

先来看对于ytvA的研究。他们把土壤枯草芽孢杆菌分为两组，第一组放置在持续黑暗的环境中，第二组处于12小时光照12小时黑暗的周期循环中。

通过观察发现，ytvA水平是根据光照的循环周期调整的。在黑暗环境中含量增加，在光照环境中降低。并且在第一组持续黑暗的环境中仍然观察到了一组循环。

并且有意思的是，在开始的几天时间，ytvA基因的表达并不规则，而是在过了几天之后才出现稳定的循环模式。此时如果条件颠倒（日夜颠倒），这种稳定的循环模式也会随着条件逆转。而第一组随着黑暗时间的增长，基因表达逐渐减少。这组实验体现出了土壤枯草芽孢杆菌具有昼夜节律的特征。

紧接着，研究员用kinC酶验证了上述结果。KinC是一种组氨酸激酶，参与分化过程的调控，比如说孢子的形成。而在粗孢脉孢属和曲霉属中，产孢是在时钟调控下产生的。

在12小时光照12小时黑暗的周期循环环境中，在含葡萄糖的培养基中检测到了kinC酶的每日节律，而在葡萄糖缺乏的培养基中则没有被检测到。

而在温度循环（25.5℃12小时/28.5℃12小时）的实验中，ytvA的启动子活性也出现了节律。通常在温暖期（对应于白天）活性更高。

这是首次发现了非光合细菌显示出的生物钟现象。它们能在循环性的光照和温度环境中感知周期变化，并调整分子的工作方式以适应一天的时间。

这项实验为研究细菌的昼夜节律打开了大门，根据实验已经可以确定枯草芽孢杆菌能感知到时间。并且它已经被广泛的应用于洗衣粉生产、作物保护等领域中，最近还被作用于人类和动物益生菌。因此丹麦技术大学的Akos Kovacs教授提出大胆的设想：用这种细菌制造一个生物时钟。（那是不是以后有望摆脱闹钟了？）

看吧，连细菌都矜矜业业的遵守着生物钟的调控，所以童鞋们一定不要经常打乱自己的生物钟，到点了就睡觉、吃饭，这样身体也会更加健康的~

特别声明

参考资料：

https://phys.org/news/2020-04-uncover-importance-aligning-biological-clock.html

https://advances.sciencemag.org/content/7/2/eabe2086

https://phys.org/news/2021-01-bacteria.html

图片来源于：

Google图片、bing图片、bella falk

更新时间：每周一、三、五

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原标题：《啊啊啊啊早上又错过了闹钟，那就让细菌来提醒你吧》

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