【科技創新世界潮】

◎本報記者 劉 霞

美mei國guo微wei生sheng物wu學xue會hui指zhi出chu，科ke學xue家jia可ke以yi對dui微wei生sheng物wu做zuo一yi些xie巧qiao妙miao的de事shi情qing，例li如ru改gai造zao細xi菌jun的de細xi胞bao，使shi其qi能neng夠gou感gan知zhi特te定ding化hua合he物wu的de存cun在zai並bing發fa出chu特te定ding信xin息xi，采cai用yong如ru此ci方fang法fa得de到dao的de全quan細xi胞bao生sheng物wu傳chuan感gan器qi可ke在zai環huan境jing和he醫yi學xue等deng多duo個ge領ling域yu“大展拳腳”。

讓細菌“說”出其所見所感

全quan細xi胞bao生sheng物wu傳chuan感gan器qi是shi合he成cheng生sheng物wu學xue的de重zhong要yao研yan究jiu領ling域yu之zhi一yi
，其qi以yi微wei生sheng物wu細xi胞bao作zuo為wei敏min感gan元yuan件jian，將jiang收shou集ji到dao的de相xiang關guan信xin號hao轉zhuan化hua為wei可ke讀du信xin號hao
，可ke廣guang泛fan應ying用yong於yu環huan境jing汙wu染ran物wu監jian測
、食品安全檢測以及疾病診斷等領域。

英國萊斯大學生物科學教授卡洛琳·阿喬·富fu蘭lan克ke林lin博bo士shi的de合he成cheng生sheng物wu學xue實shi驗yan室shi正zheng在zai開kai發fa此ci類lei微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi。她ta解jie釋shi稱cheng

，為wei了le生sheng存cun

，細xi菌jun需xu要yao知zhi道dao周zhou圍wei發fa生sheng了le什shen麼me。細xi菌jun身shen上shang攜xie帶dai很hen多duo傳chuan感gan器qi

，這zhe些xie傳chuan感gan器qi不bu僅jin能neng感gan知zhi周zhou遭zao環huan境jing，還hai會hui指zhi導dao細xi菌jun做zuo一yi些xie事shi情qing。科ke學xue家jia希xi望wang利li用yong細xi菌jun的de這zhe些xie自zi然ran反fan應ying
，讓rang細xi菌jun告gao訴su人ren們men它ta們men的de所suo見jian所suo感gan。

盡管有無數種方法可以製造全細胞生物傳感器
，但基本原理大同小異：利li用yong基ji因yin工gong程cheng方fang法fa，對dui細xi菌jun細xi胞bao編bian程cheng，使shi其qi能neng識shi別bie特te定ding分fen子zi並bing產chan生sheng可ke測ce量liang的de信xin號hao。全quan細xi胞bao生sheng物wu傳chuan感gan器qi通tong常chang被bei設she計ji為wei隻zhi有you當dang其qi目mu標biao分fen子zi存cun在zai時shi才cai能neng工gong作zuo，這zhe種zhong調tiao諧xie特te異yi性xing和he靈ling敏min度du的de能neng力li使shi微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi成cheng為wei有you前qian途tu的de分fen析xi工gong具ju。

在環境和醫學領域發揮作用

在zai環huan境jing方fang麵mian，全quan細xi胞bao生sheng物wu傳chuan感gan器qi可ke以yi洞dong察cha土tu壤rang中zhong的de營ying養yang水shui平ping和he有you機ji化hua合he物wu，為wei作zuo物wu生sheng長chang提ti供gong信xin息xi
，還hai可ke以yi指zhi示shi潛qian在zai問wen題ti化hua合he物wu的de存cun在zai和he濃nong度du。

例如
，卡洛琳團隊與萊斯大學科學家合作開發了一種可以檢測硫代硫酸鹽的生物傳感器。硫代硫酸鹽可以用作飲用水和廢水的脫氯劑、殺菌劑 ,但其過量可能導致藻類大量繁殖。大多數生物傳感器都依賴於報告基因的轉錄來產生信號
，這需要長達30分(fen)鍾(zhong)的(de)時(shi)間(jian)以(yi)及(ji)大(da)量(liang)細(xi)胞(bao)能(neng)量(liang)。為(wei)優(you)化(hua)這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)
，團(tuan)隊(dui)在(zai)大(da)腸(chang)杆(gan)菌(jun)內(nei)創(chuang)建(jian)了(le)一(yi)個(ge)合(he)成(cheng)電(dian)子(zi)傳(chuan)輸(shu)鏈(lian)。來(lai)自(zi)硫(liu)代(dai)硫(liu)酸(suan)鹽(yan)的(de)電(dian)子(zi)穿(chuan)過(guo)這(zhe)個(ge)合(he)成(cheng)鏈(lian)，撞(zhuang)擊(ji)電(dian)極(ji)
，在(zai)一(yi)分(fen)鍾(zhong)或(huo)更(geng)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。

卡洛琳指出
，有了這項技術，科學家有機會對環境毒素的意外釋放作出快速反應，從而減輕生態影響。

除(chu)對(dui)營(ying)養(yang)物(wu)質(zhi)和(he)有(you)毒(du)化(hua)合(he)物(wu)作(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)外(wai)
，微(wei)生(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)以(yi)對(dui)其(qi)他(ta)細(xi)菌(jun)作(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)，從(cong)而(er)探(tan)測(ce)到(dao)致(zhi)病(bing)微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)信(xin)號(hao)
，以(yi)幫(bang)助(zhu)診(zhen)斷(duan)感(gan)染(ran)。今(jin)年(nian)8月10日，《科學》雜誌刊登了一項引人注目的研究：美mei國guo加jia州zhou大da學xue聖sheng迭die戈ge分fen校xiao科ke學xue家jia通tong過guo對dui貝bei氏shi不bu動dong杆gan菌jun進jin行xing巧qiao妙miao改gai造zao，讓rang基ji因yin工gong程cheng菌jun能neng夠gou發fa掘jue癌ai症zheng細xi胞bao的de存cun在zai。據ju了le解jie
，這zhe是shi全quan球qiu首shou次ci通tong過guo基ji因yin工gong程cheng菌jun檢jian測ce到dao癌ai細xi胞bao的de實shi驗yan研yan究jiu。

盡(jin)管(guan)這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)仍(reng)需(xu)進(jin)一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)和(he)完(wan)善(shan)，但(dan)研(yan)究(jiu)者(zhe)堅(jian)信(xin)
，這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)癌(ai)症(zheng)檢(jian)測(ce)，還(hai)能(neng)用(yong)於(yu)其(qi)他(ta)感(gan)染(ran)性(xing)疾(ji)病(bing)的(de)診(zhen)斷(duan)，為(wei)醫(yi)學(xue)的(de)未(wei)來(lai)鋪(pu)就(jiu)了(le)嶄(zhan)新(xin)的(de)道(dao)路(lu)。

ciwai，kexuejiamenhaichuangzaolekesherurentineideweishengwuchuanganqi，qikeyijiancechangdaozhongdechuxuehuoyanzhengshengwubiaozhiwu，yijiancechangdaojiankang，erqiezhexieneibuweishengwushebeifachudexinhaokeyichuanshudaoshoujidengwaibushebei，yibianyushujushoujihefenxi。

安全使用是關鍵

人ren們men現xian在zai已yi經jing擁yong有you用yong於yu監jian測ce土tu壤rang或huo診zhen斷duan疾ji病bing等deng任ren務wu的de工gong具ju和he技ji術shu
，為wei什shen麼me要yao使shi用yong微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi呢ne？卡ka洛luo琳lin指zhi出chu，當dang涉she及ji到dao化hua學xue特te異yi性xing時shi
，微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi能neng大da放fang異yi彩cai。

此外
，微生物傳感器也可以部署在環境中，而不會對當地生態係統造成物理破壞（如改變土壤的景觀）。另ling一yi個ge好hao處chu是shi，微wei生sheng物wu傳chuan感gan器qi的de製zhi備bei和he儲chu存cun相xiang對dui便bian宜yi
，因yin此ci在zai資zi源yuan匱kui乏fa傳chuan統tong傳chuan感gan器qi無wu法fa獲huo得de的de地di區qu，比bi如ru地di球qiu上shang的de偏pian遠yuan地di區qu或huo在zai其qi他ta星xing球qiu上shang，它ta們men都dou能neng夠gou“挺身而出”。

卡洛琳表示
，隨著該領域的不斷發展

，微生物傳感器有望成為常見的分析和檢測工具，但其還有幾個問題需要解決。

首先，微生物設備不能也不應該在沒有限製的情況下釋放到環境中。卡洛琳強調
，應在物理上（如將微生物限製在某種膠囊或基質中）和生物化學上（如果它們以某種方式逃脫了物理約束
，將不再複製或具有代謝活性）控製微生物。此外，研究人員還需要與公眾和政策製定者接觸，以了解和解決圍繞微生物傳感器的產生和部署的問題。

卡(ka)洛(luo)琳(lin)強(qiang)調(tiao)稱(cheng)，理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia)，未(wei)來(lai)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)僅(jin)能(neng)感(gan)知(zhi)，還(hai)能(neng)作(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，其(qi)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)汙(wu)染(ran)物(wu)的(de)存(cun)在(zai)，還(hai)可(ke)以(yi)降(jiang)解(jie)汙(wu)染(ran)物(wu)。畢(bi)竟(jing)，這(zhe)是(shi)細(xi)菌(jun)的(de)自(zi)然(ran)行(xing)為(wei)：它們感知威脅並應對它。