Chociaż bakterie stanowią 10 proc. żywych organizmów dotychczas nie wiedziano, że synchronizują one swoją aktywność z cyklem dnia i nocy tak jak organizmy wielokomórkowe.

Nowe odkrycia opisane w publikacji w Science Advances pokazują, jak skomplikowany i wyszukany jest bakteryjny cykl okołodobowy i torują drogę nowym badaniom. Mogą one przyczynić się w przyszłości do tworzenia inteligentnych bakterii jelitowych czy glebowych oraz nowych strategii leczenia zakażeń bakteryjnych.

„Zegar biologiczny bakterii jest wszechobecny: widzimy jego regulującą rolę względem ekspresji genów, a także całej gamy innych zachowań” - mówi wiodąca autorka publikacji dr Francesca Sartor z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium.

Prof. Antony Dodd z John Innes Centre dodaje: „To zdumiewające, że jednokomórkowy organizm z tak małym genomem ma rytm okołodobowy, który przypomina ten obecny u bardziej złożonych organizmów”.

W swoim poprzednich badaniach ten sam zespół opisał po raz pierwszy istnienie rytmu okołodobowego u laseczki siennej (Bacillus subtilis) – u szczepu laboratoryjnego tego mikroorganizmu. Naukowcy wykorzystali lucyferazę do zbadania ekspresji genów w zmieniających się warunkach. W najnowszej publikacji badacze opisali występowanie cyklu dnia i nocy u szczepów laseczki siennej pozyskanych ze środowiska naturalnego, co może wskazywać na jego powszechność wśród bakterii.

Opublikowane wyniki pokazują, że bakterie, tak samo jak bardziej złożone organizmy mogą synchronizować swój metabolizm i fizjologię z porami dnia, gdy zmieniają się warunki temperatury i światła.

Te odkrycia mogą być wykorzystane w biotechnologii, medycynie czy rolnictwie. Zrozumienie rytmu okołodobowego bakterii może pomóc wprowadzić do przemysłu nowe rozwiązania: na przykład może wskazać najlepszy moment na podawanie antybiotyków, w którym będą one najbardziej toksyczny dla patogennych bakterii czy pomóc w produkcji żywności – laseczka sienna jest pożyteczną bakterią glebową stosowaną przez rolników np. w celu poprawy pobierania składników odżywczych przez rośliny czy zwiększenia ich odporności.

Prof. Ákos T. Kovács z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego dodaje: „Francuski biolog Jacques Monod powiedział kiedyś: 'Co jest prawdziwe dla E.coli, jest prawdziwe dla słonia'. Miał wtedy na myśli uniwersalne reguły biologii molekularnej. Podobnie można zachwycić się tym, że rytm okołodobowy laseczki siennej – bakterii posiadającej z tylko 4 tysiącami genów – przypomina ten u bardziej złożonych organizmów takich jak muchy, ssaki czy rośliny.” (PAP)

doc/ agt/