Вчені розповіли про несподівану активність «мертвих» бактерій

Вчені з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго виявили несподівану активність спор бактерій. За словами дослідників, вони "стежать" за довкіллям навіть коли є «фізично мертвими», повідомляє Science Alert.

Бактерії використовують накопичений запас заряджених частинок, а не своє звичайне "паливо". Завдяки цьому вони можуть реагувати на найменші зміни на рівні поживних речовин, щоб визначити найкращий час для пробудження. Це відкриття кидає виклик існуючим уявленням як про те, як поширюються хвороби, а й тому, як життя може продовжувати існування у екстремальних умовах Землі та її межами.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Вченим вдалося з'ясувати, як рухаються бактерії

«Ця робота змінює наше уявлення про спори, які вважалися інертними об'єктами. Ми показуємо, що клітини в глибокому сплячому стані мають здатність обробляти інформацію. Ми виявили, що спори можуть звільняти накопичену електрохімічну потенційну енергію для виконання обчислень про навколишнє середовище без необхідності метаболічної активності», - заявив провідний автор дослідження Гюрол Сюель.

За його словами, якщо вченим вдасться знайти життя на Марсі чи Венері, воно, найімовірніше, буде в інертному стані. Але відкриття свідчить про те, що форма життя, яка здається абсолютно інертною, «все ще може думати про наступні кроки».

Бактерії зазвичай доволі живучі. Одна з тактик їхнього виживання – перетворення на суперечки. Вони можуть бути в такому зневодненому, сплячому стані сотні років. Але все ж таки це не глибокий сон. Фізіологічно вони мертві, у них не проходить метаболізм. Але якимось чином вони знають, коли потрібно прокинутися.

Наприклад, спори сибірки, яку викликають бактерії Bacillus anthracis, можуть пережити тривалі періоди без води або поживних речовин у поштовій скриньці. Але протягом кількох миттєвостей впливу відповідних умов вони здатні регідратувати та відновити свій метаболізм, що дозволяє їм стати знову заразними.

У ході дослідження вчені спостерігали за тисячами спорів Bacillus subtilis, які вважаються нешкідливими для людини та можуть вижити у довгому перебуванні у космосі. Вони вимірювали те, чи спори реагують на короткочасний імпульс поживних речовин, недостатній для того, щоб призвести до їх пробудження.

Двох чи трьох імпульсів було замало, щоб повернути бактерію до життя. Але згодом виник кумулятивний ефект: мікробам якось удалося вести рахунок і знову прокинутися після необхідної кількості сигналів.

Вчені вимірювали активність спор у відповідь на імпульси і з'ясували, що вони використовували накопичену енергію у вигляді іонів калію (K+) при кожному вході. За допомогою математичної моделі вчені з'ясували, що кожен сигнал запускав вивільнення іонів калію і з часом іони калію ставали досить сильними, щоб викликати пробудження бактерій. Вони назвали це моделлю активації «інтегруй та стріляй».

Механізм відомий як стратегія кумулятивної обробки сигналів, вона не дає бактеріям прокинутися зарано, якщо умови навколишнього середовища несприятливі. Вчені зазначають, що це схоже на те, як працюють нейрони у мозку людини. Але, на відміну від нейронів, які є неймовірно енергоємними клітинами, спори могли робити це взагалі без будь-якої метаболічної енергії, лише запасаючись калієм.