Gli orologi biologici, o ritmi circadiani, sono meccanismi di sincronizzazione interna molto diffusi
Questi ritmi molecolari che esistono all'internole cellule utilizzano segnali esterni come la luce del giorno e la temperatura per sincronizzare l'orologio biologico con l'ambiente. Questo è il motivo per cui gli esseri umani sperimentano cambiamenti drammatici nel benessere e nella percezione quando il jet lag è in ritardo: i nostri orologi interni sono temporaneamente fuori sincrono prima di allinearsi con il nuovo ciclo di luce e buio a destinazione.
Un corpo crescente di ricerca negli ultimi duedecenni hanno dimostrato l'importanza degli orologi molecolari per i processi di base come il sonno e la cognizione negli esseri umani, e per la regolazione dell'acqua e della fotosintesi nelle piante.
Sebbene i batteri costituiscano il 12% della biomassa del pianeta eimportante per la salute, l'ecologia e la biotecnologia industriale, si sa poco del loro orologio biologico di 24 ore. Ricerche precedenti hanno dimostrato che i batteri fotosintetici, che richiedono luce per generare energia, hanno un orologio biologico. Ma i batteri non fotosintetici a vita libera a questo riguardo sono rimasti un mistero.
In questo studio internazionale, scienziatitrovato ritmi circadiani liberi nei batteri del suolo non fotosintetici Bacillus subtilis. Il team ha utilizzato una tecnica chiamata luciferase reporting, che prevede l'aggiunta di un enzima che produce bioluminescenza, consentendo ai ricercatori di visualizzare quanto sia attivo un particolare gene all'interno del corpo.
"Il Bacillus subtilis è utilizzato in una varietà di applicazioni, dai detersivi per il bucato alla protezione delle piante, oltre al recente uso di probiotici umani e animali, quindi lo sviluppo di un orologio biologico per questo batterio saràculmine in vari campi biotecnologici".
Prof. Akos Kovács, Università Tecnica della Danimarca
Si sono concentrati su due geni: ytvA, che codifica per un fotorecettore a luce blu, e un enzima chiamato KinC, che è coinvolto nell'induzione del biofilm e della formazione di spore nei batteri.
Hanno osservato i livelli genetici nell'oscurità costanterispetto a cicli di 12 ore di luce e 12 ore di buio. Hanno scoperto che la struttura dei livelli di ytvA era adattata al ciclo di luce e buio, con livelli che aumentavano nell'oscurità e diminuivano alla luce. Il ciclo è stato ancora osservato nell'oscurità costante.
"Per la prima volta, abbiamo scoperto che i batteri non fotosintetici possono determinare il tempo.il suo lavoro molecolare all'ora del giorno, leggendo i cicli alla luce o in un ambiente a temperatura".
Prof.ssa Martha Murrow dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera
I ricercatori l'hanno notato per l'aspettoci sono voluti diversi giorni per un modello stabile e che il modello poteva essere invertito se le condizioni fossero state invertite. Queste due osservazioni sono caratteristiche comuni dei ritmi circadiani e della loro capacità di "obbedire" ai segnali ambientali.
Hanno eseguito esperimenti simili usandovariazioni di temperatura giornaliere; per esempio, aumentando la lunghezza o la forza del ciclo diurno, e abbiamo scoperto che i ritmi ytvA e kinC erano regolati in accordo con i ritmi circadiani, e non solo attivati e disattivati in risposta alla temperatura.
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