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磋商东说念主员最近论述称，发现了一种名为“Balon”的自然卵白质，它不错使细胞合成新卵白质的经过如丘而止。

Balon 是在北极多年冻土的睡眠细菌中发现的，但许多其他生物似乎也能合成这种卵白质，这可能是一种在悉数这个词生命树上平常存在但被恒久淡薄的睡眠机制。

对于地球上的大多数生命来说，睡眠才略是防守生命的紧要部分。因为像穷乏食品或爽直天气这么的恶劣条目闲居会倏得出现。面对这些顶点逆境，许多生物并莫得屈服，而是掌抓了睡眠的才略。它们将生命行径和弃旧容新的速率放缓，恭候条目好转，它们再再行愉快盼望。

骨子上，睡眠是大多数生命的常态：据臆度，60%的微生物细胞一直齐处于睡眠状态。即即是那些全体不会富余插足睡眠状态的生物，比如大多数哺乳动物，体内的一些细胞群也会睡眠，然后恭候最好时机再激活。

“咱们生活在一个充斥着睡眠状态的星球上”英国纽卡斯尔大学的演化分子生物学家谢尔盖·梅尔尼科夫（Sergey Melnikov）说，“生命主要就是在睡觉。”

细胞是若何作念到这少许的？多年来，磋商东说念主员已经发现了许多“致睡眠因子”（hibernation factors），它们是细胞用来指导和防守睡眠状态的卵白质。当一个细胞检测到某种不利条目时，比如饥饿或爽直，它就会产生一组致睡眠因子来关闭我方的弃旧容新。

一些致睡眠因子会破损细胞机制，另一些会闭塞基因的抒发，还有一些会凯旋关闭细胞内合成卵白质的工场核糖体——这是细胞内最紧要的致睡眠因子。在助长中的细菌细胞中，制造卵白质占能量损失的 50% 以上。这些致睡眠因子会闭塞核糖体合成新的卵白质，从而将能量简洁下来愉快基本的糊口需求。

本年早些时候，磋商东说念主员在《当然》（Nature）杂志上发表论文称，发现了一种新的致睡眠因子，并将其定名为 Balon。对它的基因序列的查找着力清晰，这种卵白质对应的基因序列在悉数编入目次的细菌基因组中占到了约 20%，标明这种卵白质其实很常见。但它的责任相貌却是分子生物学家从未见过的。

此前，悉数已知的侵扰核糖体的致睡眠因子齐是被迫责任的：它们需要恭候核糖体完成某一卵白质的合成，然后才会闭塞核糖体合成新的卵白质。然则，Balon 却能让卵白质合成的经过迫切刹车。它会把我方塞进细胞的各种核糖体中，以至不错让正在责任的活跃核糖体中断行径。然则，在此之前，东说念主们只在游离核糖体（empty ribosomes，与之相对的是附着核糖体）中发现过致睡眠因子。

“这篇对于 Balon 的论文超越详备，”好意思国印第安纳大学的演化生物学家杰伊·列侬（Jay Lennon，未参与这项磋商，主要磋商微生物的睡眠）说，“不错增进咱们对睡眠机制的承接。”

梅尔尼科夫和他的磋商生卡拉·海伦娜-布埃诺（Karla Helena-Bueno）在北极多年冻土里收集到了一种名为“Psychrobacter urativorans”的嗜冷菌，尔后在这些荒谬稳健爽直环境的细菌中发现了卵白质 Balon。

把柄梅尔尼科夫的说法，这种细菌最早是在 20 世纪 70 年代的一包冷冻腊肠中被发现的，其后被闻明的基因组学家克雷格·文特尔（Craig Venter）在一次北极之旅中再行发现。他们磋商了这种嗜冷菌和其他不同寻常的微生物，以此了解悉数这个词生命经过中所使用的多种各种的卵白质制造器用，以及核糖体是若何稳健顶点环境的。

睡眠不错由多种条目触发，包括饥饿与干旱，因此磋商东说念主员在开展这项磋商时怀着一个切实可行的磋磨。梅尔尼科夫说：“咱们也许不错诓骗这些学问，假想出粗略耐受和善赋闲的生物，从而抵抗赋闲变化。”

01

什么是 Balon

海伦娜-布埃诺粗略发现 Balon 富余是个不测。她本来是想让嗜冷菌在现实室里助长，但她却作念了违犯的事——她把培养皿放在冰桶里太久，着力把细菌冻坏了。等她想起来的时候，稳健低温环境的细菌已经插足睡眠了。

由于不想浪费培养物，磋商东说念主员无论若何如故赓续磋商下去。海伦娜-布埃诺索取了这些睡眠细菌的核糖体，并用冷冻电镜（cryo-EM，一种以高分辩率不雅察渺小生物结构的时候）进行不雅察。她看到有一种卵白质“卡”在了停滞的核糖体的A位点上，而A位点恰是将氨基酸运进核糖体的“大门”。

海伦娜-布埃诺和梅尔尼科夫并不彊项这种卵白质。事实上，这种卵白质此前从来莫得被描摹过。它与另外一种细菌卵白质有相似之处，这种卵白质在西班牙语中被称为“Pelota”，意为“球”（ball），在核糖体的领悟和回收中起紧要作用。因此，他们把新发现的卵白质定名为“Balon”，这是西班牙语中另一个默示“球”的词语。

好意思国西北大学的微生物学家叶米岸（Mee-Ngan Yap，未参与这项磋商）说，Balon 不错住手核糖体责任的才略对环境压力下的微生物来说是一种要津的稳健计谋。“当细菌活跃生永劫，它们会产生多数的核糖体和 RNA，”她说，“而当它们遇到压力时，便可能需要关闭 RNA 翻译成卵白质的经过，以便启动为可能较长的睡眠期储存能量。”

值得夺宗旨是，Balon 的作用机制是一个可逆的经过。不同于其他致睡眠因子，Balon 不错插入核糖体闭塞细胞助长，然后快速弹出，就像磁带一样。它不错使细胞在迫切气象下赶快插足睡眠状态，也粗略以一样快的速率从睡眠中复苏，再行稳健更有益的环境。

Balon 之是以能作念到这少许，是因为它能以一种突出的相貌附着在核糖体上。昔时发现的致睡眠因子齐会物理阻断核糖体的 A 位点，因此任何正在进行的卵白质制造经过齐必须先完成，然后致睡眠因子才气附着在核糖体上来关闭卵白质制造的经过。然则，Balon 不错附着在 A 位点隔壁，不需要穿过通说念，因此无论核糖体在作念什么，它齐能往来自由。

尽管 Balon 的作用机制很新颖，但它其实是一种极为常见的卵白质。Balon如故发现，海伦娜-布埃诺和梅尔尼科夫就在全球数据库中辑录的悉数细菌基因组中发现存 20%以上与 Balon 有亲缘关系。在好意思国得克萨斯大学医学院分子生物学家玛丽亚·雷巴克（Mariia Rybak）的匡助下，他们磋商了其中两种细菌卵白质的特征：一种来自东说念主类病原体结核杆菌（Mycobacterium tuberculosis），另一种来自嗜热栖热菌（Thermus thermophilus），这种细菌生活在海底热泉，这里是最不成能发现嗜冷菌的地点。紧要的是，这两种卵白质也齐会与核糖体的 A 位点调理。

至于其他细菌物种，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌中不存在 Balon。这两种细菌最常被磋商，亦然细胞睡眠磋商中最常使用的模子生物。海伦娜-布埃诺说，由于此前只轻柔少数现实室生物，科学家忽略了一种平常存在的睡眠机制。“我尝试计议大当然中一个不起眼的边缘，然后适值发现了一些东西。”

02

生物要睡眠

每个细胞齐需要有睡眠以及择机复苏的才略。梅尔尼科夫说，大肠杆菌有五种不同的睡眠情势，每种情势齐足以独速即匡助这种微生物渡过危境。

“大多数微生物齐在挨饿，”法国里昂大学的微生物学家阿什利·沙德（Ashley Shade，未参与这项磋商）说，“它们生活在难熬中，无法正常衍生，也莫得过上更好的生活。”

不外，在非饥饿期，睡眠亦然有必要的。即即是全体不会富余插足睡眠状态的生物，如大多数哺乳动物，它们肉体中的一些单个细胞群也必须恭候最好激活时机。举例，东说念主类卵细胞不错在卵巢中保持睡眠数十年同期不丧失其生殖才略，东说念主出死后干细胞会插足骨髓，并插足睡眠状态，尔后恭候肉体召唤它们助长和分化，神经组织中的成纤维细胞、免疫系统中的淋巴细胞，以及肝脏中的肝细胞齐会插足不活跃、不分裂的睡眠状态，之后再再行激活。

“这并不是细菌或古菌所私有的，”列侬说，“生命之树上的每一种生物齐不错选择这种计谋来暂停弃旧容新。”熊会蛰伏，疱疹病毒有藏匿期，两栖动物会夏眠，且鸟类会假死。这些词语齐抒发了调换的道理：生物会在相宜的条目下插足可逆的睡眠状态。

“在睡眠出现之前，生命只可不阻隔地助长，”梅尔尼科夫说，“让生命暂停是一种奢想。”

这亦然一种种群圭臬上的“保障”。有的细胞通过识别环境变化并作出相应的反映，从而插足睡眠状态。然则，许多细菌选拔的是一种或然计谋。列侬默示，“在或然波动的环境中，如若束缚眠一段时期，那么当不成意象的祸害降临时，悉数这个词种群齐有可能濒临被殒命的风险。”即即是在最健康、最幸福、助长速率最快的大肠杆菌菌落中，也有 5%~10% 的细胞处于睡眠状态。面对恶劣的情况，它们那些更活跃但也更脆弱的至亲很可能会碰到不测，但它们却能存活下来。

从这个道理道理上说，睡眠是一种应酬全球性祸害的糊口计谋——这恰是海伦娜-布埃诺磋商睡眠的原因。她想知说念面对赋闲变化，哪些生物不错褂讪存活，哪些生物有较强的复原力，以及哪些细胞经过（比如与 Balon 磋商的睡眠）可能会对生物糊口有所匡助。

更紧要的是，梅尔尼科夫和海伦娜-比诺但愿，Balon 的发现以及它深广存在的特征粗略匡助东说念主们再行念念考生命的道理道理。咱们齐每每处于睡眠状态，况且许多东说念主超越享受这种状态。梅尔尼科夫说，“咱们一世中有三分之一的时期齐在睡觉，但却从不商议这少许。”

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