2019-02-27 15:24:02
研究人员发现池塘细菌在白天生长得更快 这表明存在遗传解释

根据特拉华大学的研究人员的说法,生活在池塘,湖泊和其他淡水环境中的一些细菌在白天生长得更快,即使它们没有将阳光作为能源。正如研究小组最近在“细菌学杂志”中所描述的那样,吸收光的特殊基因可能可以解释这种增加的活动。

这一切都很重要的原因之一。要真正了解生活,你需要了解碳。我们吃碳,用它作为燃料,我们在死后分解它们释放它。碳循环,碳通过自然的运动,是生态学家和其他想要了解人类活动如何影响地球健康的研究人员的重要研究课题。水体有助于碳循环,因此通过增加我们对这些生态系统的了解,科学家可以潜在地帮助整个地球。了解在水中游动的微小生物是重要的一步。

土木与环境工程副教授朱莉娅·马雷斯卡(Julia Maresca)想弄清楚淡水环境中常见的两种细菌如何将光能转化为化学能,在阳光下吃零食作为其能源系统的补充。

Maresca开始使用两种细菌菌株:红细胞(Rhodoluna(Rhl。)lacicola菌株MWH-Ta8),其含有天然存在的光系统以将光能转化为化学能和黄色细胞(Aurantimicrobium sp。菌株MWH-Uga),没有光系统。该团队怀疑红细胞和红细胞在暴露于白光时会变得更快。然而,当博士后研究人员和研究合作者Jessica Keffer进行第一组实验时,她发现两种细菌在照射时生长得更快。第二轮实验证实了结果。

“很明显,那里发生了一些我们无法用我们所掌握的信息来解释的事情,”马雷斯卡说。

另外的实验表明,细菌在蓝光和紫外光下生长得更快,但在红光或绿光中则不然。研究人员开始怀疑细菌可能没有将光能转化为化学能,而是“吸收光能并将其用于获取信息,我们的工作方式,”Maresca说。 “当灯光亮起时,我们知道是时候起床,吃早餐,醒着。”

为了研究这种可能性,研究小组研究了哪些细菌基因在光照条件下与黑暗条件下有效。从光照来看,两种细菌都会吸收更多的有机碳,包括糖类,从而更快地代谢它们。在黑暗中,这些功能被减少,细菌增加蛋白质的产生和修复,制造和固定生长和分裂所需的机器。 “在光照的白天,它们的代谢速度更快,”Maresca说。 “在光线消失的黑暗中,他们正在为后来的快速增长做更多的修复和准备。”

接下来,研究小组检查了这些细菌共有哪些基因,除了那些所有细菌共有的必需基因以便繁殖。在UD的测序和基因分型中心的同事的帮助下,他们确定了非必需基因,其中有两个与蓝光的吸收有关。一种是DNA光解酶,它吸收蓝光并用它来修复先前被紫外线损坏的DNA。 Maresca说,这是一种修复机制,但可能无助于增长。另一种基因被称为隐花色素,已被证明可调节动物,植物,真菌甚至人类的昼夜节律。隐花色素可能是光照条件下生长速率差异的原因。

“我们没有任何直接的证据证明这种基因对光吸收或光增强的生长表型负有责任,但我们有大量的间接证据表明它是可能的,”Maresca说。 “我们对这种蛋白质进行了净化,并研究了它可以吸收的光的波长,我们发现它可以吸收最能促进生长的两种波长的光:420 nm和375 nm。它具有间接性但是支持性。”

那么为什么这些细菌通常在淡水环境中几英尺深的水中发现,会感觉到光并以这种方式反应?那些光线充足的淡水环境含有藻类等生物,可以从空气中吸收二氧化碳,为细菌生产有机碳食物。该团队有一个工作假设,即本研究中的细菌可能会使其机器与附近其他物种的食物生产相符。这就像是准备好了一个新鲜的自助餐,而不是后来走来看看剩下的东西。该团队正在与另一所大学的同事合作,以了解这些细菌如何在同一环境中与藻类相互作用。

并且想一想 - 这一系列研究是偶然发生的。 “这是一个例子,当一个实验不起作用然后你不断提出问题时会发生什么,”Maresca说。

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