Zegary biologiczne lub rytmy okołodobowe to wewnętrzne mechanizmy synchronizacji, które są szeroko rozpowszechnione
Te molekularne rytmy, które istnieją w środkukomórki wykorzystują sygnały zewnętrzne, takie jak światło dzienne i temperatura, do synchronizacji zegara biologicznego z otoczeniem. To dlatego ludzie doświadczają dramatycznych zmian w samopoczuciu i percepcji, gdy opóźnienie jest spowodowane zmianą strefy czasowej - nasze wewnętrzne zegary chwilowo nie są zsynchronizowane, zanim dostosują się do nowego cyklu światła i ciemności w miejscu docelowym.
Coraz więcej badań w ostatnich dwóchdziesięciolecia pokazały znaczenie zegarów molekularnych dla podstawowych procesów, takich jak sen i procesy poznawcze u ludzi, oraz dla regulacji wody i fotosyntezy u roślin.
Chociaż bakterie stanowią 12% biomasy planety iważne dla zdrowia, ekologii i biotechnologii przemysłowej, niewiele wiadomo o ich 24-godzinnym zegarze biologicznym. Wcześniejsze badania wykazały, że bakterie fotosyntetyczne, które do wytwarzania energii potrzebują światła, mają zegar biologiczny. Ale wolno żyjące bakterie niefotosyntetyczne pod tym względem pozostały tajemnicą.
W tym międzynarodowym badaniu naukowcystwierdzili wolne rytmy okołodobowe w niefotosyntetycznych bakteriach glebowych Bacillus subtilis. Zespół wykorzystał technikę zwaną raportowaniem lucyferazy, która polega na dodaniu enzymu wytwarzającego bioluminescencję, umożliwiając naukowcom wizualizację, jak aktywny jest określony gen w organizmie.
"Bacillus subtilis jest wykorzystywany w różnych zastosowaniach, od detergentów do prania po ochronę roślin, a także w niedawnym stosowaniu probiotyków ludzkich i zwierzęcych, więc opracowanie zegara biologicznego dla tej bakterii będziekulminacja w różnych dziedzinach biotechnologii".
Prof. Akos Kovács, Duński Uniwersytet Techniczny
Skoncentrowali się na dwóch genach: ytvA, który koduje fotoreceptor światła niebieskiego, oraz enzymie o nazwie KinC, który bierze udział w indukowaniu biofilmu i tworzenia zarodników u bakterii.
Obserwowali poziomy genów w ciągłej ciemnościw porównaniu z cyklami 12 godzin światła i 12 godzin ciemności. Stwierdzili, że struktura poziomów ytvA została dostosowana do cyklu światła i ciemności, przy czym poziomy wzrastały w ciemności i zmniejszały się w świetle. Cykl był nadal obserwowany w ciągłej ciemności.
"Po raz pierwszy odkryliśmy, że bakterie niefotosyntetyzujące mogą określać czas.jego praca molekularna do pory dnia, odczytując cykle w świetle lub w środowisku temperaturowym".
Prof. Martha Murrow z Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium
Naukowcy zauważyli to pod względem wygląduzajęło to kilka dni, aby uzyskać stabilny wzorzec i że można go było odwrócić, gdyby warunki zostały odwrócone. Te dwie obserwacje są wspólnymi cechami rytmów okołodobowych i ich zdolności do „przestrzegania” wskazówek środowiskowych.
Przeprowadzili podobne eksperymenty przy użyciudzienne zmiany temperatury; na przykład poprzez zwiększenie długości lub siły cyklu dobowego i stwierdzono, że rytmy ytvA i kinC były regulowane zgodnie z rytmami okołodobowymi, a nie tylko włączały się i wyłączały w odpowiedzi na temperaturę.
Czytaj więcej:
Ministerstwo Zdrowia Argentyny ujawniło dane dotyczące skutków ubocznych u osób, które otrzymały Sputnik V.
Dziobak okazał się genetyczną mieszanką ssaków, ptaków i gadów.
Proszek węglowy przekształcono w grafit za pomocą kuchenki mikrofalowej.
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić.