Электрический таймер сообщает спящим спорам о том, что пора просыпатьсяЭлектрический таймер сообщает спящим спорам о том, что пора просыпаться
Иногда прокрастинация оправдывает себя.
Когда окружающая среда становится слишком неблагоприятной, многие бактерии помещают часть своих внутреннего содержимого в споры, которые ждут - потенциально столетиями - улучшения ситуации. Как эти, казалось бы, мертвые частички чувствуют оптимальные условия для возрождения? Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что споры бактерий могут решать, когда им просыпаться, с помощью электрического будильника.
Голод, радиация, палящий зной, леденящий холод, даже вакуум космоса - ничто из этого не представляет особой опасности для спор. Но споры неразрушимы только в спящем состоянии. Поэтому они должны избегать пробуждения (или "прорастания") при неблагоприятных условиях, говорит соавтор исследования, биофизик Гюрол Зюэль: "Если вы примете неправильное решение и вернетесь к жизни, вы погибните".
Данное исследование показывает один из способов, с помощью которого споры принимают такое решение. Чтобы сформировать спору, бактерия создает копию своей ДНК, упаковывает ее в маленький отсек, оборачивает все это защитной оболочкой, а затем разрывается, высвобождая спору (и погибая при этом). Формирующаяся спора накапливает заряженные ионы калия, создавая "биологический конденсатор", который накапливает электрическую энергию, объясняет Зюэль. Всякий раз, когда спора встречает питательные вещества, часть ее запасов калия вытекает наружу, рассеивая часть заряда. Когда это происходит достаточно часто, запасенная энергия падает ниже порогового уровня, и спора прорастает - с разумными шансами не умереть с голоду.
"Это открывает совершенно новое представление о прорастании", - говорит Зюэль. Знание того, как споры "подсчитывают" питательные вещества, может повысить безопасность продуктов питания, поскольку спорообразующие бактерии могут пережить жесткие процедуры стерилизации и возродиться, чтобы вызвать пищевое отравление. Дремлющее состояние также помогает некоторым вызывающим болезни микроорганизмам уклоняться от атаки; их раннее пробуждение может улучшить лечение, поэтому "существует большой прикладной интерес к тому, как заставить споры быстро прорастать", - добавляет Зюэль.
Результаты исследования указывают на то, что ионные отсчеты могут быть основополагающими для жизни на Земле, считает Зюэль. Нейроны также считают с помощью электричества, чтобы знать, когда запускать сигнал; исследователи обнаружили, что формулы, описывающие нейроны, точно так же предсказывают поведение спор. Венерины мухоловки захлопываются с помощью электрического отсчета, и все клетки используют потоки ионов для переработки энергии.
"Наши результаты показывают механизм принятия решений, который действует в физиологически неактивных клетках. Эти электрические потенциалы - не недавнее изобретение. Им миллиарды лет", - говорит Зюэль. "Какие еще аспекты биологии мы еще узнаем, если будем помнить, что дело не только в экспрессии генов, белках и ДНК, но и в этих заряженных ионах?".
