在首個發現的發現中,科學家發現,一種非光合合成細菌的種類受到相同的調節晝夜節律這阻礙了許多其他生命形式。
在人類中,我們的晝夜節律充當了一種我們細胞中的生物鐘,幾乎控制所有我們體內的過程,何時入睡和興起,以及我們的新陳代謝的功能以及認知過程的功能。
這種內部時間保存圍繞24小時周期旋轉,是由我們的晝夜節律,在許多其他類型的生物(包括動物,植物和真菌)中也觀察到了相同的核心現象。
但是,很長一段時間以來,尚不清楚整個細菌是否也受到晝夜節律的命令。
該現像已在光合細菌,它使用光製成化學能,但至於其他類型的細菌是否也擁有晝夜節律,長期以來一直是一個謎 - 到目前為止。
“我們第一次發現非光質合成細菌可以告訴時間,”解釋慕尼黑路德維希·馬克西米利大學的年代生物學家瑪莎·梅羅(Martha Merrow)。
“他們通過在光線或溫度環境中閱讀週期來調整分子的工作時間。”
在新研究,Merrow和研究人員檢查了枯草芽孢桿菌,在包括人類在內的許多動物的土壤和胃腸道中發現了一種耐寒,研究的細菌。
儘管B.微妙不是光合作用的,它對光感受器的光線很敏感,並且先前對微生物的觀察結果指出,其基因活性和生物膜形成過程可能會遵循每日週期,以響應環境提示,這可能是基於光水平或溫度變化的。
為了研究,研究人員測量了細菌在暴露於恆定黑暗或12小時光週期的交替週期,然後是12小時的黑暗中的培養物中的基因表達活性。
在交替的光/黑暗週期中,一種稱為稱為的基因的表達YTVA- 編碼藍光光感受器的編碼 - 在黑暗相時增加,並在光階段減少,表明晝夜節律夾帶的過程。
當遭受恆定黑暗的束縛時,週期仍然存在於B.微妙,儘管週期延長,但並非嚴格遵循24小時周期,而沒有光信號熄滅。
在另一個實驗中,研究人員對溫度週期進行了實驗,這是刺激白天和黑夜之間熱量變化的另一種方法。
同樣,隨著溫度在25.5°C(77.9°F)和28.5°C(83.3°F)(83.3°F)時的溫度循環12小時之間,YTVA的表達逐漸消退,並在12小時之間循環。自由運行實驗(未與環境提示同步),儘管時間較長。
研究人員一起結束所有結果B.微妙有一個晝夜節律,由自由運轉Zeitger循環。
雖然目前的發現僅與一種細菌物種有關,但這是這種現象首次出現在任何非光合合成細菌中,這可能對我們對整個細菌的理解具有巨大的影響:說明的生物是說明的。大約15%地球上的生物。
“我們的研究為研究細菌的晝夜節律打開了大門,”說來自英國約翰·英恩斯中心的晝夜節律研究員安東尼·多德(Antony Dodd)。
“既然我們已經確定,非光合合成細菌可以告訴我們需要找出導致這些節奏發生的細菌過程的時間,並理解為什麼有節奏為細菌提供優勢。”
目前,團隊猜測晝夜節律可能會以某種方式受到轉錄翻譯反饋系統的調節,或者可以與代謝週期相關。
總體“總時鐘”是否可能以某種方式控制B.微妙晝夜節時間保持在人類中建議,儘管團隊指出這是可能的。
“調查溫度和光是一個大師起搏器的輸入,或者是否是B.微妙可能具有多個振盪器,如各種單細胞和多細胞生物所述,”作者寫論文。
“也有可能B.微妙可能具有主振盪器或一個或多個下游振盪器,該振盪器與主要的起搏器結合併夾帶。 ”
無論如何,細菌中24小時身體時鐘的後果可能會產生巨大的影響 - 不僅在科學理解細菌生物學方面,而且在生物醫學科學,農業,工業及其他地區的潛在利用方面。
“枯草芽孢桿菌用於從洗衣粉生產到作物保護的各種應用……以及人類和動物益生菌,”說丹麥技術大學的Ákos生物工程師Kovács。
“因此,在該細菌中進行生物時鐘的工程將在不同的生物技術領域達到高潮。”
調查結果報告在科學進步。