前不久，一则中国科学家挑战两大法则提出全新公式的消息，在微生物圈泛起波澜，引发关注。

　　这是中国科学院深圳先进技术研究院、深圳合成生物学创新研究院研究员刘陈立带领科研团队，历时多年以大肠杆菌为模式生物，揭秘细菌大小的决定因素，推导出全新的个体生长分裂方程，修正了该领域原有的两大生长法则。

　　今年5月，这一成果的学术论文已由国际学术期刊《自然·微生物学》发表，其中提到，该成果给合成生物学领域生命体理性设计提供了建构基础原理。那么，这一成果究竟有多大意义，科研团队在挑战传统法则的过程中又经历了什么，记者采访了刘陈立团队。

传统法则

　　细菌，是自然界分布最广、个体数量最多的单细胞生命体。从发酵酸奶的乳酸菌，到生产胰岛素的大肠杆菌，户外滚动灯箱，可以说，细菌充斥于人类生活和科学研究的方方面面。

　　当然，如同人类肉眼可见的其他生物一样，细菌也是有大有小的。

　　刘陈立告诉记者，每种细菌有着各式各样的可遗传继承的大小，这些微小细胞的体积有时可以相差百万千万倍：从0.3微米长的专性胞内病源菌支原体，到600微米长的刺尾鲷肠道内共生菌费氏刺骨鱼菌，再到生长在纳米比亚海边肉眼可见的1毫米长的纳米比亚嗜硫珠菌。

　　当然，较大的细菌是极少数的，大多数已知细菌的直径在0.4-2微米之间，长度在0.5-5微米之间。刘陈立说，长期以来，细菌的大小，一直是细菌分类学中一个不可缺少的性状，同时特定的大小使得细菌更能适应其生存环境。

　　过去100年来，生物学家一直想知道，究竟是什么决定了细胞的大小。在近代，虽然科学家知道了大部分控制细菌细胞周期和细胞分裂的分子，文化宣传栏，但人们仍然不知道细菌细胞的大小是如何确定的。

　　上世纪50年代，美国科学家发现“细菌细胞长得越快，细胞就越大”。更为重要的是，这一研究突破性地用一个数学公式，描述了细菌细胞生长速度和细胞大小之间的定量关系。

　　简单来说，只要知道细胞生长的快慢，就可以准确推断出细胞的大小，反之亦然。这一公式后被称为“SMK生长法则”。

　　那么，细胞大小和生长速度之间，为什么会存在这样的关系?

　　1968年，另一位科学家在《自然》杂志上发表了他的观点。这位科学家认为，细胞的大小，决定了细胞内DNA何时开始新一轮复制。当细胞进入复制阶段时，细胞大小和复制起点数的比值是恒定不变的。

　　后来，这一比值被学界称为“起始质量”。刘陈立说，由于细胞是指数生长，“起始质量”及时间周期恒定，因此分裂时细胞的大小，和生长速率的指数次方成正比。

　　这一观点很好地契合了“SMK生长法则”，回答了“细菌大小是怎么决定的”这一基础科学问题，被称为“恒定起始质量假说”。

　　此后，这两个统治了学术界半个世纪的生长法则环环相扣，就像科研道路上的“指路牌”一样，在这一领域树立权威60多年，多年来许许多多的研究，在两大法则的指引下开展。

一测三年

　　当然，在过去半个多世纪里，有一些研究团队曾对这两个法则的准确性提出质疑，但由于缺乏系统全面的实验数据，相关结论并未引起领域内大部分研究人员的重视。

　　“要想修正主流细胞生长法则，必须要确保实验数据完整的覆盖度，以及高度的可重复性。”刘陈立说。

　　他带领团队潜心3年多研究，对两大法则进行了系统性重复实验。

　　据此次成果论文的第一作者、中国科学院深圳先进技术研究院郑海博士介绍，通常情况下，此类研究会选取1种或少数几种培养基，而他们选择了超过30种的培养基开展实验。

　　“我们采用早晚轮班制，对细胞的生长状态进行实时监控，以确保每次取样都是在细胞稳定状态下进行。”郑海告诉记者，在低生长速率条件下，完成一次实验所需时间长达一周，而为确保数据可靠，实验还需要重复，重复次数多的超过9次。

　　也因此，这次实验成了迄今为止类似研究工作中，选用培养基种类最多、覆盖生长速率范围最广的一次。