У бактерий впервые обнаружили встроенные часы

У людей циркадные ритмы действуют как своего рода биологические часы в клетках, контролируя практически все процессы в организме, влияя на то, когда мы спим и встаем, а также на функционирование нашего метаболизма и когнитивные процессы.

Этот внутренний отсчет времени, который вращается вокруг 24-часового цикла, управляется нашими циркадными часами, и то же самое основное явление наблюдается и у многих других видов организмов, включая животных, растения и грибы.

Однако долгое время было неясно, подвержены ли бактерии циркадным ритмам.

Это явление было продемонстрировано на фотосинтезирующих бактериях, которые используют свет для производства химической энергии. Но вопрос о том, обладают ли другие виды бактерий также циркадными часами, долгое время оставалось загадкой - до сих пор.

“Мы впервые обнаружили, что нефотосинтезирующие бактерии могут определять время“, - объясняет хронобиолог Марта Мерроу из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана.

“Они адаптируют свою молекулярную работу к времени суток, считывая циклы при освещении или в температурной среде“.

В новом исследовании Мерроу и его коллеги изучили Bacillus subtilis, выносливую, хорошо изученную бактерию, обнаруженную в почве и желудочно-кишечном тракте многих животных, включая человека.

Хотя B. subtilis не является фотосинтетическим, он чувствителен к свету благодаря фоторецепторам, и предыдущие наблюдения за микробом дали подсказки, что его генная активность и процессы образования биопленки могут следовать ежедневному циклу в ответ на сигналы окружающей среды, возможно, основанные на уровнях освещенности или перепады температуры.

Для исследования исследователи измерили активность экспрессии генов бактерий в культурах, подвергавшихся либо постоянной темноте, либо чередующемуся дневному циклу из 12 часов света с последующими 12 часами темноты.

В чередующемся цикле свет / темнота экспрессия гена ytvA, который кодирует фоторецептор синего света, увеличивалась во время темной фазы и снижалась во время светлой фазы, что свидетельствует о процессах вовлечения в циркадные часы.

В условиях постоянной темноты цикл все еще существовал у B. subtilis, хотя этот период удлинялся, не строго следуя 24-часовому циклу без выключения светового сигнала.

В другом эксперименте исследователи экспериментировали с температурными циклами, которые являются еще одним способом стимулировать смену тепла между днем ​​и ночью.

Опять же, экспрессия ytvA снижалась и текла при изменении температуры от 12 часов при 25,5 ° C до 12 часов при 28,5 ° C, и, как и в случае со светом, цикл сохранялся в автономном режиме.

Объединив все результаты, исследователи пришли к выводу, что у B. subtilis есть циркадные часы, которые проявляются в виде свободных циркадных ритмов и систематического вовлечения в сигналы окружающей среды, известные как циклы Цайтгебера .

Хотя на данный момент результаты относятся только к одному виду бактерий, это первый случай, когда это явление наблюдается у любых нефотосинтезирующих бактерий, что может иметь огромное значение для нашего понимания бактерий в целом: организмов, на которые приходится примерно 15 процентов всех бактерий.

Напомним, ранее ученые объяснили превращение безвредной бактерии в смертельную.

Источник