基础与生命的分子观

大肠杆菌作为模式生物(Escherichia coli)

/ esh-uh-RIK-ee-uh KOH-lye, often just 'E. coli' /

如果分子生物学有一个实验室吉祥物,那一定是大肠杆菌(Escherichia coli),一种杆状细菌,通常无害地住在人的肠道里。它养起来便宜、大约每二十分钟就分裂一次、又容易操作,于是成了生命许多基础机制最先被弄清楚的那个生物。几十年里,正如雅克·莫诺(Jacques Monod)那句名言——“凡对大肠杆菌为真者,对大象亦为真”——一直是这个领域的工作信条。

它的长处都很实际。一个细菌过夜培养就能产出数十亿个完全相同的后代,所以实验既快又有强大的统计力。它的基因组很小,约四百六十万个碱基对、几千个基因,并且已被完整测序。最妙的是,它很容易摄入外来DNA,所以研究者可以把选定的某个基因放到一种叫质粒的小环状DNA上,再把它推进大肠杆菌里,让细菌替自己去复制、甚至去制造那个蛋白质。这正是重组DNA的日常主力:大多数克隆、大量的蛋白质生产、以及大量的教学,都要经过大肠杆菌。

代价恰恰来自让它方便的那一点:它是原核生物,所以没有细胞核、没有内含子,也没有我们自己细胞里那套精细的染色质和RNA加工,从它得来的经验并不总能直接迁移到真核生物。即便如此,遗传密码、转录和翻译的基本原理、基因调控的乳糖操纵子模型、以及最早的重组DNA,都是最先在大肠杆菌里被弄懂的,这就是为什么任何一趟分子生物学的旅程都绕不过它。

供糖尿病患者使用的人胰岛素,是把人的胰岛素基因装在质粒上、放进大肠杆菌里,再让一缸缸的细菌大量产出这种蛋白质而制成的——这是重组DNA最早、也最有用的成就之一。

大肠杆菌是一座活的工厂,替我们生产那些难以用其他办法制造的蛋白质。

实验室所用的大肠杆菌菌株温顺无害;它们不是你在食物中毒新闻里听到的那种罕见的致病菌株(比如O157:H7)。这个物种大多是肠道里的良性住客。

又称
E. coli大肠杆菌大腸桿菌