bioRxiv：大肠杆菌之后的新模式细菌会是它吗？需钠弧菌（Vibrio natriegens）
2016/6/26 0:06:59bioRxiv 世界医疗科技资讯

     1857年，德国儿科医师Theodor Escherich教授正在研究为什么大量婴儿死于腹泻。当他通过显微镜仔细地观察从婴儿排泄物提取的细菌时，他看到了一团一团的杆状细菌，于是很直观的把这类细菌命名为：大肠杆菌(Escherichia coli)。如今，距发现这个大名鼎鼎的生物已经过去一百多年了，它已经成为现代生物学的主力干将。

    

     ▲Theodor Escherich教授

     早期的微生物学家就发现，大肠杆菌在实验室的培养液里生长良好， 即使是在只具备最基本营养物质的琼脂培养平板上也可很好地存活。随着分子遗传学革命浪潮的兴起，科学家们破译了它相对人类而言非常小的基因组，并且熟练掌握了如何操纵它的DNA。于是，得益于它易于培养、相对安全、繁殖速度快、遗传背景清楚、技术操作简单等无数先天优势，大肠杆菌成为应用最广泛、最成功的高效表达体系，在微生物研究、重组DNA技术、抗生素研究和基因功能验证等基础和前沿生命科学研究中必不可缺。

     然而，大肠杆菌的这种看似不可取代的地位正受到挑战。最近，哈佛大学遗传学先驱George Church教授和他的研究团队正在研究一种繁殖极快的细菌，并且积极考虑用其来取代生物研究中的“头牌”-大肠杆菌。相关研究成果在线发表于《bioRxiv》期刊上。

    

     ▲George Church教授

     Church实验室的博士后研究员Henry Lee博士说道：“需钠弧菌(Vibrio natriegens)的繁殖速度甚至超过了大肠杆菌，它可以减少遗传学家常规实验所花费时间的一半。”更令人惊讶的是，他们打算仅仅利用几个月的时间就把该种微生物从野外环境引入实验室，而不是传统上所需十来年的进程。

    

     ▲盐沼泥让某些细菌得以快速生长

     需钠弧菌来自以适合某些细菌快速生长而闻名的盐沼泥。研究团队发现，需钠弧菌够在最适宜环境下仅需10分钟便可完成一倍扩增，而大肠杆菌则需要20分钟。当然，要想取代大肠杆菌成为新一代研究模型，仅凭生长迅速的优势是远远不够的。不过，需钠弧菌在其他方面的表现也毫不逊色。

    

     ▲需钠弧菌

     现有的研究证据已经表明，需钠弧菌对人体无害，而且不易受病毒感染。在过去的四年中，Henry Lee博士读遍了所有有关大肠杆菌的历史文献，从中获取了宝贵信息，以此归纳总结了早期微生物学家是如何把它变成一个实验室模式生物的。通过和实验室同事们的一起努力，Henry Lee博士首先对需钠弧菌进行了历史上首次的全基因组测序，并摸索了其生长所需的最适宜实验室环境。接下来，研究团队还构建设计了适合需钠弧菌的质粒，以及如何通过质粒把外源基因导入该细菌细胞内的实验方法。除此以外，他们还开发了一套适用于需钠弧菌的CRISPR/Cas9 基因编辑系统。

     Henry Lee博士颇有信心地认为，他们的这一套系统将会非常有价值。他说道：“的确，大肠杆菌可以在人体内非常好地繁殖成长。但是，如果合成生物学家希望对细菌进行工程化改造，将其用来在干旱期间保持植物健康，或是从海洋中获取碳源呢？很明显，像需钠弧菌那样，经过数百万年的进化后已经非常适应海洋或干燥土壤环境的细菌才是最佳选择。”

     可以想见，Crunch实验室的研究人员摸索出来的方法学和经验必定会非常具有实用价值。

    

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