大肠杆菌菌落控制新模式
计算机科学先驱艾伦·图灵（Alan Turing）于1952年首次提出自然界中出现复杂、不规则图案的机制，图灵模式已经在物理和化学中被验证，越来越多的证据表明它也存在于生物系统中。
2021年2月24日Synthetic Biology报道，西班牙进化生物学研究所 （institut de Biologia Evolutiva，CSIC-UPF）的研究者在实验室中对大肠杆菌进行微调，使菌落呈现出图灵模式。该研究提供了一种新的概念框架，在微生物群落乃至其他生物群落中创建类似图灵模式。
研究者通过设计不同的合成基因电路使大肠杆菌中遵循不同的指令，从而实现局部激活远程抑制。改造后的大肠杆菌系统由三个部分组成：一组正常分裂和扩散的规则大小的细胞；一组不能分裂或扩散的细长细胞；一种被称为内酯的分子，有助于调节大肠杆菌中的基因表达，使它们能够通过群体感应进行交流。研究者观察这个特殊群体的生长和进化情况，菌落形状由最初的圆形不断向外扩展，在边缘周围规则地长出间隔的“分支”， 就像花瓣盛开的花，这与图灵的理论相符。从本质上来说，研究通过改变细胞分裂、细胞之间的粘附力和远距离通讯能力（群体感应），控制群体决策。研究人员希望将新发现应用于其他生物系统，例如群居昆虫。
研究图灵模式形成的机制，对于进一步了解生物复杂性的进化以及自我组织所起的作用至关重要。人工系统和胚胎发生过程的工程学观点可以帮助验证发育理论并确定支撑生物学模式形成的普遍特性，这对合成发育生物学领域很有价值。
吴晓燕 孙裕彤 编译自https://arstechnica.com/science/2021/02/scientists-create-new-class-of-turing-patterns-in-colonies-of-e-coli/
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.0c00318
原文标题：Synthetic Lateral Inhibition in Periodic Pattern Forming Microbial Colonies
