幾點服藥最有效？這項研究帶來新線索：科學家首次發現多功能細菌也有生物鐘_風聞

生病了得吃藥，但要想藥物起作用，服藥時間還是個關鍵。因為，這與人**體晝夜節律（生物鐘）**有關。例如，血壓在上午和下午各有兩次峯值，故降壓藥應該安排在峯值到來前服用會更有效。

眾所周知，生物鐘與生命活動密切相關，它控制着幾乎所有包括我們人類在內許多動植物的生物過程，包括我們的睡眠-醒覺、動物的晝行夜伏、植物的春華秋實，以及我們的代謝功能和認知過程。

此前有研究表明，這種以24小時為週期的內部時鐘在光合細菌中也得到證實。光合細菌利用光線產生化學能；但非光合細菌是否也受晝夜節律的支配科學家對此還知之甚少。

近日，發表在**《Science Advances》上的一項研究中，來自德國慕尼黑大學領導的國際研究團隊首次發現****，非光合細菌中也有生物鐘。**它們通過光線或環境温度感知週期，使其分子適應一天中的時間。這一發現將給生物醫學、生物農業和工業生物技術領域帶來有價值的信息。掌握了細菌的晝夜節律，在未來，臨牀給藥的時間將變得更加精準。

在這項新研究中，研究人員選擇了非光合**枯草芽孢桿菌****（Bacillus subtilis）**作為實驗模型，這是一種耐寒且經過充分研究的多功能微生物，分佈在土壤及腐敗的有機物中，也包括人類在內的許多動物胃腸道中。枯草芽孢桿菌已廣泛應用於生物醫藥、動物飼料生產、植物抗病、水產養殖和水質淨化諸多領域。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）

雖然枯草芽孢桿菌不進行光合作用，但由於光感受器的存在使它們對光線也十分敏感。先前對枯草芽孢桿菌的觀察提供了線索，它們的基因活性和生物膜形成過程可能會根據環境線索（光照水平或温度變化）遵循晝夜週期。

為了深入研究，研究人員將枯草芽孢桿菌暴露在連續12小時光照和12小時黑暗的環境中，然後檢測其基因表達活性。

在光/暗交替週期中，編碼藍光受體ytvA基因的表達在黑暗時增加，在明亮時減少，這表明晝夜節律在這一過程中發揮作用。

研究人員發現，在持續黑暗的條件下，枯草芽孢桿菌的生物鐘仍然存在，但週期延長。在沒有光信號的情況下，其生物鐘沒有嚴格遵循24小時的週期。

在另一項實驗中，研究人員採用温度循環的方式觀察。

同樣，當温度在25.5°C和28.5°C之間以12小時為週期循環時，ytvA基因的表達也出現起伏，與光照一樣，在自由運行的實驗中（與環境線索不同步）循環持續時間更長。

這兩項實驗結果告訴我們，非光合細菌也具有生物鐘。

研究通訊作者、慕尼黑大學的時間生物學家Martha Merrow説：“雖然這些發現目前只涉及一種細菌，但這是研究人員首次在非光合細菌中發現這種現象，這可能讓我們對細菌這個整體的理解有着巨大影響，因為細菌佔地球總生物量大約15%。”

研究人員推測生物鐘可能在某種程度上受到轉錄-轉譯反饋系統的調節，也可能與代謝週期有關。目前還不清楚是否存在某種形式的核心時鐘可以控制枯草芽孢桿菌的晝夜節律，就像人體中的一樣，但研究人員指出這是一種可能性。

研究人員表示，研究枯草芽孢桿菌的核心時鐘，或者它們是否存在多個時間振盪器將為我們提供更多有價值的信息。

無論如何，24小時生物鐘對細菌的影響可能具有重要的意義，這不僅是在科學上對細菌生物學的理解，而且還包括生物醫學、生物農業以及工業生物技術等領域的潛在應用。

研究共同通訊作者、丹麥科技大學的生物工程部細菌相互作用和進化組Ákos Kovács博士説：“枯草芽孢桿菌除了用於人類和動物的益生菌外，還用於日化生產，乃至到作物保護等各種領域。因此，在這種細菌中設計生物鐘將使不同的生物技術領域實現突破。”

論文鏈接：

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