Бактерии могут определять время

Исследование показало, что у не фотосинтезирующих бактерий есть внутренние биологические часы, синхронизированные с 24-часовым циклом Земли.

Суть открытия

  • У почвенной бактерии Bacillus subtilis обнаружены свободнотекущие циркадные ритмы.
  • Это первое доказательство, что не фотосинтезирующие бактерии могут «чувствовать время».
  • Ритмы адаптируются к суточным циклам света и температуры, что характерно для циркадных часов.

Как это обнаружили

Учёные использовали метод люциферазного репортинга для отслеживания активности генов:

  • Ген ytvA (кодирует синий световой фоторецептор): его активность повышалась в темноте и снижалась на свету. Цикл сохранялся и в постоянной темноте.
  • Ген kinC (участвует в образовании биоплёнок и спор): показал аналогичные ритмы, синхронизируемые с температурными циклами.

Ключевые признаки циркадных ритмов:

  1. Стабильный паттерн устанавливался за несколько дней.
  2. Паттерн можно было обратить, инвертировав условия света/темноты.
  3. Реакция на изменение длины или силы цикла соответствовала часам, а не простому включению/выключению.

Значение и перспективы

Открытие отвечает на фундаментальный биологический вопрос и имеет широкие приложения:

  • Медицина: Важно ли время суток для бактериальной инфекции или эффективности антибактериальной терапии?
  • Биотехнология: Можно ли оптимизировать промышленные процессы (производство моющих средств, пробиотиков) с учётом времени суток?
  • Сельское хозяйство: Разработка методов защиты растений с учётом циркадных ритмов.
  • Наука: Bacillus subtilis может стать моделью для изучения механизмов биологических часов.

Цитаты исследователей:

  • Проф. Марта Мерроу (LMU): «Мы впервые обнаружили, что не фотосинтезирующие бактерии могут определять время. Они адаптируют свою молекулярную работу ко времени суток».
  • Д-р Энтони Додд (John Innes Centre): «Теперь нам нужно выяснить процессы, вызывающие эти ритмы, и понять, какое преимущество они дают бактериям».
  • Проф. Акош Ковач (Технический университет Дании): «Создание биологических часов в этой бактерии найдёт применение в самых разных биотехнологических областях».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.