敢将大肠杆菌拉下马——哈佛大神酿模式生物革命

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前不久才因“密谋”合成人类基因组而登上全球各大媒体头条、引发争议一片的哈佛大学遗传学大神George Church，是位不循规蹈矩的怪才。举个例子，早在杜克大学读书时，此君就曾因不想听课导致几门课不及格，结果被迫退学，好在哈佛慧眼识才，收留了他。Church大神这两天又闹出了大动静，带着一伙人，正打算将传统模式生物大肠杆菌（Escherichia coli）给拉下马，让整个生物学界都惊掉了下巴，他们研究成果的预印本发表在bioRxiv上。在Church等人看来，眼巴巴地等着大肠杆菌生长和繁殖实在是罪不可赦，白白浪费了科研人大把的时间，有鉴于此，他们花了大力气找到了一种新的模式生物，这便是需钠弧菌（Vibrio natriegens），这种菌生活在“盐水沼泽”里，是已知生长速度最快的细菌。

屡屡把科学界吓一跳的遗传学大神George Church。图片来源：Harvard University

自打在131年前被发现以来，大肠杆菌就一直充当着微生物学基础研究急先锋的角色，其易于培养且安全性高的特点更是赢得了科学家的广泛青睐——作为模式生物，大肠杆菌的四个株系在实验室环境下表现良好，并且丧失了感染人类肠道的能力。此外，大肠杆菌繁殖速度比较快，在适当的条件下，差不多每20分钟数量就能翻一番。不过，大肠杆菌之所以如此受欢迎，更多则是习惯使然——它是文献里的老面孔，所以给人的感觉就是非常靠谱。

“我们之所以爱用大肠杆菌，不过是因为我们最了解它。”此次与Church联手的哈佛大学遗传学家Henry Lee这样说道。每次看到搞基因组研究就不得不耐心等待那些小不点生长，Henry Lee都烦心不已。这种现状促使他试图找出更好的替代物，结果便是，他将目光投向了需钠弧菌，条件适宜时，这种细菌差不多每10分钟数量就能翻一番，比起大肠杆菌速度要快上1倍。

大肠杆菌的SEM图像。图片来源：Rocky Mountain Laboratories/NIAID/NIH

需钠弧菌和霍乱弧菌（Vibrio cholerae）在同一个属，后者正是导致霍乱的元凶。不过，并没有证据表明需钠弧菌对人体有害。实际上，有证据表明，需钠弧菌很难被噬菌体感染，不会产生霍乱毒素。

为了鼓励其他实验室也用上需钠弧菌，Lee等人已率先完成了该菌基因组的测序工作（还给出了培养条件的相关信息），并将其公之于众。他们甚至发展出了一种可运用于需钠弧菌的CRISPR基因组编辑体系。“为了让需钠弧菌成功取代大肠杆菌，我们算是绞尽脑汁。”Lee说。

虽然整个微生物研究界对Lee和Church的大胆计划颇为看好，但同时也持谨慎态度。哥伦比亚大学生物学家Harris Wang一直使用大肠杆菌进行合成生物学和基因组学的研究，他觉得还需要进一步研究需钠弧菌基因组的稳定性，比如看看多代后的情况，此外得观察一下该菌的含盐生长环境是否会对实验对象（如提纯的DNA）带来影响。“不管怎样，我觉得做这种尝试是挺有意义的，如果未来需钠弧菌或其他的什么菌真被证明是一个更好、更有用的平台，那就太棒了！”Wang说。

密歇根州立大学的生物学家Richard Lenski是研究大肠杆菌的行家，他也对需钠弧菌颇为期待，尽管他并不确定研究者从需钠弧菌超强的繁殖能力中到底能获得多少实际利益。“究竟有多少科学研究受制于实验用菌的生长繁殖速度，这我也说不上来，”他说，“但时间终究会告诉我们真相，而且多了解一些关于这种生物的知识，本身也是乐事一桩。”

1. http://biorxiv.org/content/biorx ... /12/058487.full.pdf

2. http://www.sciencemag.org/news/2 ... t-growing-bacterium

来源： X-MOL