У бактерий обнаружили «внутренние часы»

Бактерии, так же, как люди, животные и растения, подчиняются циркадным ритмам, или внутренним часам. Цикл их активности соответствует 24 часам, показало исследование международной группы ученых.

Циркадные ритмы – сложные внутренние механизмы, которые помогают живым организмам приспосабливаться к постоянной смене времени суток и сезонов. Эти молекулярные ритмы реагируют на внешние сигналы, такие как дневной свет и температура, чтобы синхронизировать биологические часы с окружающей средой, сообщает Science Advances.

Так, они регулируют сон и умственную активность у людей, а также фотосинтез и циркуляцию воды у растений. Бактерии составляют 12% биомассы Земли и крайне важны для существования ее экосистем, но ученые до сих пор многого не знают о процессах их жизнедеятельности.

Авторы нового исследования изучили образцы нефотосинтетической почвенной бактерии Bacillus subtilis. Они внедрили в бактерии фермент, отвечающий за биолюминесценцию (свечение). Таким образом можно отследить активность нужного гена внутри организма.

Ученые сосредоточились на двух генах: ytvA, который кодирует фоторецептор синего света, и KinC, который участвует в образовании биопленок и спор. Они наблюдали за их активностью в полной темноте и при освещении.

Оказалось, что «работа» ytvA связана с 12-часовым циклом смены света и темноты. Активность уменьшалась на свету и увеличивалась в темное время. Кроме того, ген адаптировался к новым условиям – в течение нескольких дней у него вырабатывался соответствующий паттерн поведения.

Ученые провели дополнительные эксперименты, используя суточные изменения температуры, и обнаружили, что активность ytvA и KinC меняется таким образом, чтобы соответствовать циркадным ритмам, а не просто включается и выключается в ответ на температуру.

«Мы впервые обнаружили, что нефотосинтетические бактерии могут определять время», – отметила ведущий автор исследования профессор Марта Мерроу из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана.

Это исследование важно для развития биотехнологий и, вероятно, разработки новых методов лекарственной терапии. Ранее ученые определили, что растения, как и люди, делятся на «жаворонков» и «сов». Так они адаптируются к внешним условиям.