生物擴展(biological scaling)的例子無處不在。小鼠的爪子小于人手。隨著我們的發育和成長,我們自己的器官和四肢通常隨著我們體型的增加而擴大。
在一項新的研究中,來自美國耶魯大學的研究人員發現在亞細胞水平上,同樣的現象也存在于最小的細菌中,在那里,擬核(nucleoid)---包含細菌基因的無膜區域---的大小也隨著細菌細胞的大小增加而擴大。相關研究結果近期發表在Cell期刊上,論文標題為“Nucleoid Size Scaling and Intracellular Organization of Translation across Bacteria”。
圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.05.017
由于沒有與其他生命形式的生物擴展相關的膜或“包膜(envelope)”,一個多世紀以來,科學家們并不清楚細菌中是否存在擴展現象。
在這項新的研究中,這些研究人員作出結論:在細胞水平上,這種擴展效應存在于不同的細菌種類中,而且細菌細胞在生長上與它們的擬核具有相同的速率,但與DNA含量的變化無關。
在耶魯大學分子、細胞與發育生物學系教授Christine Jacobs-Wagner博士的領導下,這些研究人員證實這種擴展特性可能在數十億年前就已存在,早于胞內膜結構的產生。
除了同為論文第一作者的Jacobs-Wagner實驗室研究生William Gray和Jacobs-Wagner實驗室博士后研究員Sander Govers之外,這項研究首次確定了生物擴展存在于生命的所有三個分類學領域:古細菌(Archaea)、真核生物(Eukarya)和如今的細菌(Bacteria)。 這些發現確定了細菌細胞的一般組織原理和生物物理特征,有望為研究細胞構建方式的限制因素提供科學進展。
參考資料:
William T. Gray et al. Nucleoid Size Scaling and Intracellular Organization of Translation across Bacteria, Cell (2019). DOI: 10.1016/j.cell.2019.05.017.
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