5月18日，中國科學院深圳先進技術研究院、深圳合成生物學創新研究院劉陳立團隊在細菌細胞生長分裂領域獲得新進展，研究成果修正了主導該領域的兩大法則，揭示了細菌細胞分裂的全新機制，其研究成果發表在國際期刊《自然-微生物學》雜誌。
在現代定量微生物學領域中，「SMK生長法則」是首個被發現的定量規律，與「恆定起始質量假說」相輔相成，形成的研究思維範式主導了細菌細胞周期相關研究領域長達半個多世紀之久。為了深入探索細菌細胞分裂的機制，劉陳立團隊對兩大法則進行了驗證並獲得突破。
研究團隊歷時3年多，選取超過30種培養基開展實驗，是迄今為止在有報導的類似研究工作中選用培養基種類最多、覆蓋生長速率範圍最廣的一項研究。在數百次取樣，測定數千個定量數據後，細菌細胞的生命周期逐漸清晰起來。研究結果顯示，儘管細胞的平均大小隨著生長速率的升高，數據卻並不符合「SMK生長法則」提出的定量公式；此外，研究團隊發現，假說中認為細胞DNA複製前的恆定比值也並非一成不變，而是根據生長速率的升高，呈現先上升後下降的變化趨勢。這說明奠定現代定量微生物學研究領域兩大法則可能並不準確。
「我們希望通過這項研究能夠讓大家從傳統法則的慣性思維中解放出來，跳出固有的框架，從全新的角度去思考和研究細菌細胞周期背後的機制。」文章的通訊作者劉陳立表示。
更重要的是，團隊不僅修正了原有的兩大法則，基於新的實驗數據，他們還發現了適用於所有生長速率的全新規律，明確了DNA複製到細胞分裂的時間間隔與生長速率間的關係，進一步，發現了細胞大小、複製分裂間隔、生長速率三者間的關係，並將其命名為「個體生長分裂方程」，為該領域的研究提供了全新的思考模式。
「我們找到的每一個運行規律，都是試圖找到可用於指導設計、改造、重建生命形式的『圖紙』。」劉陳立表示。長遠來看，本項研究的結論有望提升合成生物學理性設計的能力，助力合成生物學的發展。
不同大小的細菌細胞論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41564-020-0717-x