了解細(xì)菌系統(tǒng)生物學(xué)的更新框架

但很長一段時間以來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)將細(xì)菌細(xì)胞視為“平均”是很方便的。

傳統(tǒng)上，研究人員依靠種群水平的策略來了解細(xì)菌生理學(xué)的基本方面。這些種群水平的方法描述了理想化平均細(xì)胞的行為，它們是細(xì)菌生長的主流模型的基礎(chǔ)。

基于平均細(xì)胞的模型很有用，但它們可能無法準(zhǔn)確描述單個細(xì)胞的實際工作方式。單細(xì)胞活體成像技術(shù)的出現(xiàn)開辟了新的可能性。現(xiàn)在可以窺探單個細(xì)胞的生命。在PLOS Genetics的一篇新論文中，來自圣路易斯華盛頓大學(xué)和普渡大學(xué)的一組生物學(xué)家和物理學(xué)家使用實際的單細(xì)胞數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個更新的框架，用于理解細(xì)菌中細(xì)胞生長、DNA 復(fù)制和分裂之間的關(guān)系系統(tǒng)。

Petra Levin 是華盛頓大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的 George William 和 Irene Koechig Freiberg 生物學(xué)教授，也是這篇新論文的作者，她對單細(xì)胞生物學(xué)有著濃厚的興趣。在她的研究工作中，萊文對我們對細(xì)菌細(xì)胞生長的理解做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。

在阿斯彭物理中心的一次偶然相遇促成了與 Srividya Iyer-Biswas 的合作，Srividya Iyer-Biswas 是普渡大學(xué)的物理學(xué)家，在基于第一性原理的物理理論和高精度單細(xì)胞實驗方面具有專業(yè)知識。

利用大流行初期帶來的 Zoom 時代，Levin 和 Iyer-Biswas 開展了他們的虛擬合作，以重新審視一些“細(xì)菌細(xì)胞周期的美麗、經(jīng)典模型”，正如 Levin 所描述的那樣。

他們發(fā)現(xiàn)缺少令人興奮的部分。

問題是什么?這些模型依賴于群體中“平均”細(xì)胞的行為。但是使用平均值來推斷實際細(xì)胞的行為可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)。

“想象一下，每一種細(xì)菌都在按照自己的節(jié)奏唱著自己異想天開的曲子，”Iyer-Biswas 說。“集體——由數(shù)百萬個細(xì)胞組成的群體——有自己的音樂，沒有任何一個聲音特別突出，但一首歌還是出現(xiàn)了。僅僅聽到集體的演繹，一個人怎么可能發(fā)現(xiàn)一個人的歌到底能表達(dá)什么?是嗎?這就是我們面臨的問題。”

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