Почему бактерии сохраняют свою форму
Бактерии, несмотря на внешнее разнообразие, поддерживают очень узкий диапазон размеров и форм. Это явление гомеостаза долгое время не имело удовлетворительного объяснения. Теоретическая модель, предложенная химиками из Университета Райса, показывает, что этот баланс может достигаться за счёт двух случайных процессов, которые компенсируют друг друга.
Случайность, ведущая к порядку
Исследователи во главе с Анатолием Коломейским предположили, что поддержание оптимального размера бактерий («золотой середины») зависит от двух стохастических (случайных) биохимических процессов:
Хотя каждый процесс по отдельности случаен, их химическая связь приводит к детерминированному (предсказуемому) результату — стабильному размеру. Модель предполагает, что количество предшественников белков, ответственных за деление и рост, пропорционально размеру клетки.
Проверка модели
- Минимальная модель, опубликованная в Journal of Physical Chemistry Letters, точно предсказывает момент деления бактерий, согласуясь с экспериментальными данными.
- Нарушение параметров модели (например, увеличение теоретической длины клетки после деления) приводит лишь к ускорению деления, что возвращает размеры в норму. При малых размерах доминирует рост, что также поддерживает баланс.
Значение для медицины
Этот механизм может дать новую перспективу для понимания болезней, в том числе рака.
- Отклонение от нормы в размерах и формах клеток — признак заболевания.
- Изучение того, как мутации нарушают баланс между ростом и делением в бактериях, может помочь понять аналогичные процессы в раковых клетках человека.
«Природа любит, чтобы эти параметры были в очень узком диапазоне, чтобы живые системы могли работать наиболее эффективно. Отклонения от этих параметров — признак болезни», — поясняет Анатолий Коломейский.
Модель применима в первую очередь к бактериям, так как у более сложных организмов гомеостаз регулируется множеством дополнительных биохимических путей.