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对于芽孢细菌而言，其基因在染色体上的位置与DNA复制周期相关，这有助于芽孢细菌作一生仅一次的关键抉择，即是繁殖还是形成孢子。
与大多数微生物一样，枯草芽孢杆菌是单细胞生物，它们只有一个生存目标，那就是不断繁殖。但生存并不总是那么简单。例如，当食物稀缺时，枯草杆菌必须在繁殖和形成芽孢之间做出选择。形成芽孢的过程被称为芽孢化（sporulation），即细菌停止繁殖，进入休眠状态。只有食物变得充足细菌才能多繁殖一代，不然就会被饿死，是否等待这一时机的到来对细菌来说是一场博弈，一场拿生命进行的博弈。
莱斯大学（Rice University）的副教授Oleg Igoshin说：“对于枯草杆菌来说，是否以及何时形成孢子是一个非常重要的决定。如果细菌等待时间太长，可能在转化成孢子之前就会饿死。但是如果它太早太快形成芽孢，就有可能被竞争对手彻底击败。
Igoshin的实验室擅长于对复杂基因调节网络的作用机制进行描述，细菌会用这个网络进行生死抉择。通过过去二十五年的几十个研究，Igoshin的实验室已经鉴定了由30多个基因组成的调节网络，这个网络可以使枯草杆菌产生芽孢。当食物充足时，该网络并不会发生作用，但在饥饿时期，不同基因会协同作用从而促使芽孢形成。
枯草杆菌对人类无害，但是一些对人类有危害的细菌，如会导致炭疽病的炭疽杆菌，也能通过类似的机制形成孢子。科学家们渴望能够更好地了解这个过程，不仅是为了保障公众健康，也是为了探讨这一复杂遗传过程的进化情况。
促进孢子形成的网络调节过程是复杂的。2012年，Igoshin和研究生Jatin Narula通过分析一个遗传回路下游的Spo0A蛋白质（产孢主调因子），解释了该调节网络是如何将Spo0A活性中的嘈杂波动滤除的。通过滤除噪音，细菌能够准确地确定Spo0A活性是否高于触发产孢的临界点。
在这项新研究中，Narula、Igoshin以及合作者开始对枯草杆菌如何根据细胞分裂周期决定其产孢时间进行解释。细胞分裂周期是细胞正常繁殖必须遵循的过程。
Narula说：“成功产孢需要两个完整的细菌染色体副本，所以协调好关于产孢的决定和DNA复制的完成情况是非常重要的。让我们以一学期的生物学课程为例，课程需按特定的顺序讲解，学生在学习之后进行测试。如果在第一个星期就进行期末考试，那学生可能都会挂科。”
Igoshin称，当研究者们开始研究细胞周期对产孢的时间限制时，一些研究（包括团队成员以前的研究）为此提供了重要线索：在饥饿条件下，主调因子的基因活性在每个细胞周期中都会出现一次峰值。
为了探究这一峰值是如何出现的，Narula仔细研究了几十个已发表的论文，他发现一些实验结果和人们普遍认为的作用关系并不一致，这个作用关系发生在产孢调节网络中两个关键组分之间。这两个关键组分分别是Spo0F蛋白质和KinA激酶。为了解释这种差异，Narula以过量的Spo0F会抑制KinA活性这一理论为基础建立了一个数学模型。该新模型显示，KinA和Spo0F的比例变化可能会产生一些波动，这些波动与在之前实验中观察到的类似。
Narula说：“Spo0F抑制KinA活性会产生负反馈环路，这意味着该环路的输出效应抵消了触发负反馈调节的输入条件。这样的调节环路在工程系统和生物系统中十分常见，通常其作用是保持事物相对恒定而不管外部如何干扰。房子上的恒温器可以很好地解释负反馈调节。当温度下降时，负反馈调节会保持加热器运行直到温度恢复正常。如果负反馈调节回路有延迟，系统可能反应过度并产生巨大波动。例如对恒温器而言，如果加热装置在达到设定温度后继续运行一段时间，温度就会瞬间迅速上升并超过设定温度。
Igoshin和Narula说类似的峰值是由负反馈回路延迟导致的，这种负反馈回路延迟发生在控制Spo0A活性的调节网络中。此外，KinA和Spo0F基因在细菌基因组上的位置决定了这些峰值出现的时间。
为了分裂繁殖，细菌必须合成染色体DNA副本。由于细菌环状染色体DNA的复制总是起始于某一特定位点，Narula推测KinA和Spo0F基因的位置可能对Spo0F活性的调节至关重要。如果一个基因位于DNA复制起始位点附近，该基因在整个DNA复制期间表达的蛋白将增加一倍。如果基因位于环状DNA最后被复制的位点，那么只有在DNA复制将近完成的时候KinA和Spo0F的比例才会是1:1。
Igoshin和Narula利用该调节网络的数学模型发现，这种类型的基因排列顺序可以解释为何Spo0A活性在每一轮DNA复制后都会达到峰值。为了验证他们的想法，他们与实验生物学家Anna Kuchina和Gürol Süel联手进行研究。
实验结果表明，Spo0A活性的峰值总是随着DNA复制的完成而出现，这与模型预测的结果一致。此外，Kuchina及其同事使用生物技术制备了枯草杆菌突变株，使Spo0A和KinA基因的位置紧紧相邻。此时负反馈调节回路的延迟既不能引起Spo0A活性的峰值，也不能产生芽孢。在另一个工程突变株中，两个关键基因Spo0A和Spo0F之间缺乏负反馈回路。在这种情况下，Spo0A活性逐渐增加，与出现峰值的情况截然不同。这些细菌在芽孢化过程中会多次失败或直接死亡。
Igoshin说：“我们发现在包括炭疽芽孢杆菌在内的30余种产孢细菌中，芽孢化相关基因在环状DNA分子上的相对位置类似。这一证据表明DNA定时机制高度保守，其他与细胞周期相关且时序要求严格的生物功能可能也受到类似方式的调节。”（科学之家，编译：Kevin Huang，译审：Y Chen）
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