Похожие статьи
Бактерии составляют более 10% всех живых существ. Как и люди, почвенные бактерии имеют внутренние часы, которые синхронизируют их деятельность с 24-часовыми циклами дня и ночи на Земле. Новое исследование показывает, насколько сложными являются эти бактериальные циркадные часы, расчищая путь для захватывающего нового этапа исследований. Эта работа предоставит разнообразные возможности, от точного определения времени применения антибиотиков до биоинженерии «умных» микробиомов кишечника и почвы. Статья опубликована в Science Advances.
Международное сотрудничество Мюнхенского университета Людвига Максимилиана (LMU Мюнхен), Центра Джона Иннеса, Технического университета Дании и Лейденского университета сделало открытие путем исследования экспрессии генов в качестве доказательства часовой активности широко распространенной почвенной бактерии Bacillus subtilis.
Ведущий автор доктор Франческа Сартор (LMU Мюнхен) рассказывает: «Циркадные часы у этого микроба повсеместны: мы видим, что они регулируют несколько генов и ряд различных форм поведения».
Профессор Энтони Додд из Центра Джона Иннеса поясняет: «Удивительно, что одноклеточный организм с таким маленьким геномом обладает циркадными часами с некоторыми свойствами, которые вызывают часы у более сложных организмов».
Предыдущая работа этой совместной команды продемонстрировала существование циркадных часов у лабораторного штамма этой бактерии. Это был первый случай, когда циркадные часы наблюдались у бактерии Bacillus subtilis. Исследователи использовали метод, при котором вводится фермент под названием люцифераза, который производит свет при экспрессии гена. Эта биолюминесценция помогла команде отслеживать бактериальные часы по мере изменения условий.
Старший автор публикации, профессор Марта Мерроу из LMU Мюнхен, отмечает: «Это исследование показывает, что циркадные часы широко распространены у Bacillus subtilis. Мы могли бы извлечь выгоду из знаний о часах для улучшения показателей здоровья и повышения устойчивости производства продуктов питания или биотехнологии «.
Это новое исследование является значительным шагом вперед по нескольким причинам. Оно показывает, что эти часы существуют у штаммов, собранных в естественной среде, поэтому могут быть широко распространены у этих бактерий. Более того, B. subtilis продолжает демонстрировать циркадные ритмы как в постоянной темноте, так и при постоянном освещении, и исследователи приводят примеры тонких реакций, обнаруженных в циркадных часах многих других организмов.
В области циркадной биологии эти реакции известны как «последействия» и «Правило Ашоффа». В совокупности это говорит о том, что, как и в более сложных организмах, бактерии могут синхронизировать свою физиологию и метаболизм с разным временем суток по мере изменения условий освещения и температуры.
Открытие дает возможности для биотехнологии, здоровья человека и науки о растениях. Понимание свойств бактериальных циркадных часов может помочь в промышленном применении микробиологии; это может привести к новому пониманию того, как формируются микробиомы, и может показать, насколько хорошо антибиотики действуют в определенное время суток, уничтожая патогенные бактерии. Полученные знания также могут помочь в защите сельскохозяйственных культур.
Bacillus subtilis — полезная почвенная бактерия, используемая фермерами для содействия обмену питательных веществ, развитию растений и защите от патогенных микробов.
Команда разрабатывает Bacillus subtilis в качестве модельного организма для изучения циркадных часов у бактерий. Одним из следующих шагов является определение того, какие гены участвуют в создании часового механизма. Команде также интересно, как циркадные часы B. subtilis зависят от многоклеточной организации для обеспечения их полной функциональности.
Циркадные часы — это внутренние генераторы, которые обеспечивают организмам избирательное преимущество, адаптируя их физиологию и метаболизм к 24-часовым изменениям окружающей среды, таким как изменения освещенности, температуры или поведения хищников. Они вызывают резкие последствия смены часовых поясов, когда мы переходим в другие часовые пояса.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
