Bakterie korzystają z zegara biologicznego, by przewidywać nadejście zimy
Bakterie wykorzystują swój wewnętrzny zegar biologiczny, by przygotować się na zmianę pór roku. Odkrycie, dokonane przez naukowców z John Innes Centre, może mieć olbrzymie znaczenie dla zrozumienia roli rytmu dobowego w dostosowywaniu się do zmian klimatu. Nie tylko u bakterii, ale u wielu innych organizmów.
Naukowcy prowadzili swoje eksperymenty na cyjanobakteriach. Organizmy trzymano w stałej temperaturze, a za pomocą oświetlenia symulowano długość dnia i nocy. Część cyjanobakterii doświadczyła krótkich dni (8 godzin światła i 16 godzin ciemności), część była trzymana w warunkach takiej samej długości dnia i nocy, a na części symulowano długie dni i krótkie noce. Następnie szalki laboratoryjne włożono na 2 godziny do lodu, a po tym czasie zbadano, ile bakterii przeżyło niskie temperatury. Okazało się, że na tych szalkach, na których bakterie doświadczały krótkich dni i długich nocy, przeżywalność wyniosła 75%, czyli nawet 3-krotnie więcej niż na pozostałych szalkach.
Co ciekawe, jeden symulowany krótki dzień nie wystarczył, by cyjanobakterie nabrały odporności na zimno. Potrzebnych było kilka takich dni, optymalnie 6–8, by mikroorganizmy zdążyły się odpowiednio przygotować. Naukowcy potwierdzili, że decydującą rolę odgrywa tutaj zegar biologiczny, gdyż po usunięciu genów odpowiedzialnych za jego działanie przeżywalność bakterii w lodzie była identyczna, bez względu na symulowaną długość długość dnia, jakiej zostały poddane.
To pokazuje, że w naturze bakterie wykorzystują wewnętrzny zegar do mierzenia długości dnia i gdy liczba krótkich dni osiąga pewną wartość – jak ma to miejsce jesienią – bakterie przełączają się w inny stan fizjologiczny, oczekując nadejścia zimowych warunków, mówi główna autorka badań, doktor Luisa Jabbur.
O istnieniu zegara biologicznego u bakterii wiedzieliśmy już wcześniej. Teraz przeprowadzono pierwsze badania dowodzące, że mikroorganizmy wykorzystują go do przygotowania się na zmiany pór roku.
Odkrycie otwiera też nowe pola badawcze. Cyjanobakterie żyją bowiem 6–24 godzin. Powstaje więc pytanie, w jaki sposób tego typu organizm wyewoluował mechanizm przewidujący zmiany pór roku i jak z niego korzysta. Wygląda na to, że przekazują one kolejnym pokoleniom informacje, że dni stają się coraz krótsze i trzeba coś z tym zrobić, mówi Jabbur.
Uczona wraz z zespołem prowadzi badania nad fotoperiodyzmem, czyli fizjologiczną reakcją organizmu na zmianę proporcji okresów ciemności i światła. Wykorzystuje szybko namnażające się cyjanobakterie w nadziei, że zdobyta w ten sposób wiedza przyda się do zrozumienia, jak fotoperiodyzm może ewoluować w obliczu zmian klimatu, szczególnie w odniesieniu do najważniejszych roślin uprawnych. Niezwykle istotnym elementem tych badań jest próba zrozumienia mechanizmów pamięci molekularnej, które pozwalają przekazywać istotne informacje pomiędzy pokoleniami.
Komentarze (0)