科学家用便便中的微生物作画,还有点好看
发布时间:2020-08-19
出品:科普中国
制作:小V科普
监制:中国科学院计算机网络信息中心
 

      你能相信,这些色彩鲜艳,栩栩如生的画是你的肠道菌群——大肠杆菌“画”的吗?

  

  提到大肠杆菌,很多人只能想到,它是肉眼看不见却可能引起腹泻的讨厌小生命,是水源食品污染的是否合格的检测指标之一。

  是的,这些印象都没错,有些种类的大肠杆菌确实对人有害。

  但另一方面,这种看似“恶心”的微生物,确独得科学家的青睐。大肠杆菌是科学家们经常研究和应用的“模式生物”。

大肠杆菌如何“变身”艺术家?

  正常情况下,大肠杆菌是淡淡的黄色。视频中,我们看到的颜色各异,色彩鲜艳大肠杆菌“画”其实是科学家改造过的大肠杆菌。

  我们知道,自然界的生命什么充满了各种色彩。有些色彩是特定化合物分子呈现的颜色,比如番茄的大红色,是因为番茄含有番茄红素;绿色的树叶,是因为有叶绿素等等。

  另一些情况,比如海洋里的珊瑚呈现丰富多彩的颜色是因为它们存在一类非常特殊的蛋白质这类蛋白质在光照下,存在类似于有色小分子的特性,吸收大部分波长的光,反射出特定波长的光,从而眼睛能看到颜色。

  这些蛋白质无一例外,都是由基因“编码的”。而基因从化学本质是ATCG4种碱基的排列组合。也就是说,特定的珊瑚基因,或者说特定排列的碱基ATCG在体内就可以编码出有色蛋白质

  说到这里,你可能明白了,“绘出”彩色”画”的大肠杆菌,其实就是增加了来自珊瑚的基因。

  

科学家费尽心思改造大肠杆菌的基因,只是为了好看?

  答案显然没那么简单。其实,这些基因都是非常有用“报告基因”。

  “报告基因”可以作为许多实验“探针”,让科学家们可以容易的对结果进行检测。比如通过改造基因,控制某种蛋白的合成。很多情况下,用肉眼很难看出改造是否成功,如果用荧光蛋白和这个蛋白一起表达,就能够通过观察颜色的变化来判断

  另一个方面,大肠杆菌还是非常高效的微生物细胞工厂。

  

  改造大肠杆菌,并利用大肠杆菌“生产”人类想要的“物质”是造福人类的事。

  大肠杆菌非常容易培养,长得快,1个大肠杆菌经过8小时就可以长到200万个。科学家们已经利用大肠杆菌这个微生物细胞工厂生产了各种各样的东西。

  比如,糖尿病人需要的胰岛素。以前从牛胰岛里面提取,非常麻烦、稀少又昂贵而现在只要在大肠杆菌中添加一个人胰岛素基因,就可以让“大肠杆菌工厂”快速地大量合成胰岛素了!

  大肠杆菌还能帮助合成一些生命小分子化合物,比如治疗疟疾的青蒿素。要合成青蒿素,传统的方法是从植物中提取,提取慢,数量少。如果用改造的大肠杆菌帮忙,则能大大提升合成效率。

  在未来,这个小小的细胞工厂能够合成更多人类需要的物质,造福人类。

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