在一项新的研究中，来自法国多家研究机构的研究人员发现一种研究多代细胞谱系的新方法。 他们开发出一种能够分离出单个细菌细胞并观察它们随着时间的推移发生分裂和有时发生突变的设备，他们称之为“工作母机（mother machine）”。相关研究结果发表在2018年3月16日的Science期刊上，论文标题为“Mutation dynamics and fitness effects followed in single cells”。在这篇论文中，他们描述了利用这种设备测量产生致死性突变的大肠杆菌细菌所占的百分比。
图片来自Marina Elez and Jean Ollion。
正如这些研究人员所指出的那样，细胞中的突变促进进化，但它们也导致许多能够危害人类的问题。了解这些突变发生的速率是比较重要的。 不幸的是，在此之前，人们还没有获得一种测量这种速率的方法。在这项新的努力中，这些研究人员开发出一种设备来测量细菌细胞中发生的突变率。
这种设备含有一个大的主通道，这个主通道中流动着用来让细菌生长的培养液。在与这个主通道相垂直的方向上设置着一系列终端微通道，每个微通道的直径为1微米，因而一次仅允许一个细菌通过。将细菌加入到培养液中与这种培养液一起流动。一旦一个细菌进入一个微通道，它就困在微通道中，从而允许这些研究人员在显微镜下进行观察。这些被困在微通道中的细菌就被称作母细胞—当它们发生分裂时，从微通道中释放出来的细菌被称作子细胞，这些子细胞被迫返回到这个主通道中。此外，这些被加入到这种设备中的细菌经过基因改造，从而当发生突变时，它们就会产生荧光。这些研究人员随后在一段时间后抽出充满细菌的培养液，并且这整个过程都利用一种时移相机加以拍摄，这就允许计算致死突变。
这些研究人员能够观察这种细菌大约200代，并且通过这样做，计算出大约1％的突变是致死性的。
参考资料：
Lydia Robert, Jean Ollion, Jerome Robert et al. Mutation dynamics and fitness effects followed in single cells. Science, 16 Mar 2018, 359(6381):1283-1286, doi:10.1126/science.aan0797
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