古代生物的生物钟揭秘

　　室温下的蓝藻生物钟，三个蛋白滴答滴答转个不停，我们很难理解它的发条机制。将它们冻住后，我们就可以仔细观察它们的外观和装配细节。

　　10年之前，蓝藻体内的生物钟仅由三种蛋白组成：KaiA,，KaiB和KaiC。2015年，日本科学家在Science杂志上报道：只要加一点能量（ATP），这三种蛋白在试管中能以24小时为周期持续运行几天。它们像是齿轮、弹簧和平衡器组成的机巧而精准的瑞士表。尽管这只生物钟的构造相对简单，但是科学家们至今还不能阐明该系统是如何精密运行的。

　　科学家是如何破解它的运行机制的呢？“解析蓝藻中生物钟是如何运行的技巧是使时间停止”，荷兰乌得勒支大学，本研究的通讯作者Albert Heck如是说，“就像1949年诺贝尔文学奖得主William Faulkner说的那样‘只有当时钟停止，生命才会到来’，让持续忙碌的生命停顿，这就是我们所说的技巧。我们将生物钟放到冰箱中，按字面意思就是，我们冰冻了时间”。

　　除了使时间停止外，科学家们也使用了核磁共振在内的各种尖端科技。其中一种技术能够检测出在一个24小时的周期中，KaiA，KaiB和KaiC这三种蛋白组合和分解的频率。这让科学家们可以得知蛋白质复合体种的哪种组分决定了蓝藻的昼夜节律（例如是“齿轮”还是“弹簧”或者“平衡棍”）。

　　研究人员通过降低温度来使时钟停在特定的时刻。这样可以让他们通过质谱和低温电镜来放大蛋白组分的结构细节，也就是说，放大那个时刻“齿轮”，“弹簧”和“平衡棍”所在的位置，并进行蛋白质互补分析。通过这些研究人员发现其中2种构象这是理解时钟运行的关键点。研究人员通过测定一种构象到另外一种构象的变化来推测“齿轮”的转动方式。这样就可以获得一种模型，能确切的展示仅仅依靠三种蛋白如何组成精确的时钟，运行24小时的周期。

　　Heck说“尽管蓝藻时钟在生态历史上十分古老，但今天我们仍能从该系统中学到很多东西”。几年前，研究人员在血细胞中也发现了相似的程序。“蓝藻是第一个能产生氧气的生物。氧气的富集是当今生命的基础。我们通过这项研究的结果不仅正在学习生命的原始机制，也在从事特定方面临床研究”Heck总结说。