Bioritam kod bakterija mnogo je važniji nego što mislimo

Nalazi nove studije pokazuju da bakterije u prirodi koriste neku vrstu unutrašnjeg sata kako bi merile dužinu obdanice, i da,  kada broj dana sa kraćom oddanicom dostigne izvesni nivo, što se dešava na jesen, ‘prebace’ se na drugačiju fiziologiju i pripremaju za zimske izazove koji predstoje.

Studiju su sproveli istraživači sa Univerziteta Vanderbilt u Tenesiju. U laboratoriji profesora Karla Džonsona već dugo proučavaju biološi časovnik cijanobakterija, sa mehaničkog ali i sa ekološkog aspekta.

Istraživači su modrozelene alge (cijanobakterije) izložili različitim dužinama veštačkog dana sa stalnom visokom temperaturom. Uzorci su u periodu od osam dana izlagani danima u kojima je jednako trajanje obdanice i noći, u periodu sa kraćim ali i periodu sa dužim obdanicama.

Posle tretmana, modrozelene alge su ubačene u led na dva sata a istraživači su beležili stope preživljavanja.

Uzorci bakterija koji su pre susreta sa ledom bili izloženi nizu dana sa osam sati svetlosti i 16 sati mraka, imali su stope preživljavanja od 75%, što je i do tri puta veće nego kod bakterija koje nisu bile pripremljene na taj način.

Međutim, jedan takav dan nije bio dovoljan da se poveća otpornost bakterija na uslove hladnoće. Tek nakon nekoliko kratkih dana, optimalno šest do osam, šanse bakterija za preživljavanje su se značajno popravile, pokazale su analize.

Kod cijanobakterija čiji geni koji čine njihov biološki sat su bili uklonjeni, stope preživljavanja bile su iste bez obzira na dužinu dana. To je naučnicima pokazalo da je fotoperiodizam (sposobnost merenja ciklusa dana i noći i promene fiziologije u očekivanju predstojeće sezone) važan faktor u pripremanju organizma za promene životne sredine kao što su novo godišnje doba ili promene klime.

I neke ranije studije su pokazale da bakterije poseduju biološki sat koji im omogućava da mere razlike u dužini dana i noći, i tako im daju posebnu evolucionu prednost.

Nova studija je prva koja pokazuje da je fotoperiodizam kod bakterija evoluirao (prilagodio se na najbolji mogući način) i da može da predvidi promene godišnjih doba.

Osnovno pitanje je kako organizam čiji život traje između šest i 24 sata može da razvije mehanizam koji mu dozvoljava, ne samo da reaguje, već i da predvidi buduće uslove.

„Kao da signaliziraju svojim ćelijama i ćelijama koje će nastati, da prime informaciju o tome da će dani postati kratki, i da zato treba da urade nešto i da se pripreme“, navodi se u radu.

Istraživači iz Centra za botaniku i mikrobiologiju Džon Ines u Norviču u Engleskoj koriste cijanobakterije kao model da bi razumeli kako bi fotoperiodične reakcije mogle evoluirati kod drugih vrsta tokom klimatskih promena, nadajući se primenama kod važnih useva, odnosno poljoprivrednih kultura.

Još jedan važan deo tog ispitivanja je i bolje razumevanje molekularnih memorijskih sistema preko kojih se informacije prenose sa generacije na generaciju.