美媒稱，人類有生物鐘，其他動物和植物也有生物鐘。現在有研究顯示，細菌也有與地球上24小時生命周期一致的生物鐘。
據美國《科學日報》網站1月8日報導，這項研究回答了一個長期存在的生物學問題，並可能對給藥的時間、生物技術以及如何制定適時的作物保育方案產生影響。
生物鐘或晝夜節律是一種精密的內部定時機制，在自然界廣泛存在，使生物能應對晝夜更替、甚至季節更替的重大變化。
報導稱，這些存在於細胞內部的分子節律利用外部線索（例如陽光和溫度)，使生物鐘與環境同步。正因為如此，人們才會有時差反應，因為人體生物鐘在與旅行目的地的新晝夜節律一致之前會暫時失配。
報導還稱，過去20年間，越來越多的研究表明，這些分子節拍器對基本生物過程至關重要(例如對人類的睡眠和認知功能)，以及植物的水分調節和光合作用。
儘管細菌佔地球生物總量的12%，而且對人體健康、生態和工業生物技術都具有重要意義，但人們對細菌的24小時生物鐘卻知之甚少。
以往的研究表明，需要光才能產生能量的光合細菌有生物鐘。
但自生非光合細菌是否有生物鐘一直是個謎。
據報導，在這項國際研究中，研究人員在非光合土壤細菌「枯草芽胞桿菌」中檢測到自由運行的晝夜節律。
研究小組採用了一種被稱為「螢光素酶報告」的技術，該技術添加了一種能產生生物螢光的酶，使研究人員能夠將一種基因在生物體內的活躍程度可視化。
研究人員重點觀測了兩種基因：第一種是名為ytvA的基因，它可以對藍光感受器進行編碼；第二種是名為KinC的酶，它參與誘導細菌形成生物膜和孢子。
研究人員對以下兩種情況下的基因水平進行觀測，一種是持續的黑暗，另一種是12小時光亮和12小時黑暗相交替。他們發現，ytvA基因的活躍水平是根據光和暗的周期進行調整的，在黑暗中活躍度升高，而在光亮中活躍度下降。在持續的黑暗中仍然可以觀測到周期。
研究人員觀察到，穩定的模式需要幾天時間才能顯現，而如果環境發生逆轉，模式也可以逆轉。研究人員觀察到的這兩種情況是晝夜節律及其與環境線索同步能力的共同特徵。
他們利用每日氣溫變化進行了類似的實驗（例如增加每日周期的長度或強度），發現ytvA和KinC的節律以符合晝夜節律的方式調整，而不僅僅根據氣溫變化開關。
研究報告的第一作者、德國慕尼黑大學教授瑪莎·梅羅說：「我們首次發現非光合作用細菌能辨別時間。」她說：「它們通過觀察光線或溫度環境的周期來使分子運作適應一天中的特定時間。」
她說：「除了回答醫學和生態學問題，我們還希望將細菌作為一個模型系統來理解生物鐘機制。」
報導指出，這項研究也許能幫助解決以下問題：對細菌感染來說，在一天中什麼時間接觸細菌重要嗎？考慮時間因素，可以優化工業生物技術流程嗎？就抗菌治療而言，在一天中什麼時間進行重要嗎？
研究報告的作者、英國約翰·英尼斯中心的安東尼·多德博士說：「我們的研究為探究細菌的晝夜節律打開了一扇大門。」他說：「既然我們已經確認細菌可以辨別時間，那麼我們就需要找到導致這些節律出現的過程，並搞清楚為什麼擁有節律會給細菌帶來優勢。」
研究報告的作者、丹麥技術大學的阿科什·科瓦奇教授補充說：「枯草芽胞桿菌用途廣泛，包括從生產洗衣液到農作物保育，再到最近被當作人類和動物益生菌使用，因此對這種細菌的生物鐘進行工程設計，將成為各種生物技術領域的巔峰。」
來源：新華社
審讀：喻方華