Удивительный микромир бактерий и вирусов

Неожиданно: споры бактерий не такие уж мёртвые, как считали учёные

10 октября 2022 13:05
Микроскопический снимок бактериальных спор, цвет которых отражает силу испускаемого сигнала. Чем ярче цвет, тем сильнее сигнал. Фото Süel Lab/Kaito Kikuchi & Leticia Galera.
Результат новой работы иллюстрируют абстрактные счёты, сделанные из бактериальных спор, отображающие накопление стимулов внешней среды. Иллюстрация Anne Hashimoto.
Даже погружённая в глубочайший "сон" бактерия, не подающая никаких признаков жизни, способна обрабатывать информацию об окружающей среде. Как это возможно?

Когда некоторые бактерии испытывают стресс или начинают голодать, они впадают в состояние экстремального "покоя". При этом все их жизненные процессы затухают. Такие "спящие" клетки называют спорами.

Споры бактерий потрясающе живучи, они могут перенести даже суровые условия открытого космоса. Благоприятных условий в таком состоянии бактерии могут ждать тысячелетиями.

Как только окружающая среда снова становится пригодной для жизни, споры могут вновь наполниться жидкостью (регидрировать) и "проснуться" за считанные минуты.

До сих пор учёные не понимали, следят ли споры за окружающей их средой, и как именно они могут делать это, не подавая никаких признаков жизни.

В частности, исследователи задавались вопросом, как споры справляются с неоднозначными сигналами окружающей среды, не указывающими на явно благоприятные условия.

Должны же они обрабатывать хоть какую-то информацию, чтобы оценить внешние условия? А если это так, выходят ли они для этого из своей "спячки"?

Биологам из Калифорнийского университета в Сан-Диего удалось разобраться в этом вопросе.

Исследователи обнаружили, что споры обладают необычайной способностью чувствовать окружающую среду, оставаясь при этом в состоянии физиологической "смерти".

Оказалось, что споры используют для этого запасённую ранее электрохимическую энергию. Это позволяет им даже "во сне" определять, подходят ли условия для возвращения к нормальной жизнедеятельности.

Учёные проверили, могут ли спящие споры бактерий вида Bacillus subtilis воспринимать кратковременные сигналы окружающей среды, недостаточно сильные, чтобы вызвать возвращение к жизни.

Они обнаружили, что споры могут подсчитывать такие небольшие входные сигналы и, если их сумма достигает определённого порога, они выходят из состояния "покоя" и могут сразу возобновить биологическую активность.

Эта работа полностью меняет представление учёных о спорах, ведь до этого они считались инертными (не взаимодействующими с окружающей средой) объектами, пишут авторы работы.

То, как споры обрабатывают информацию, похоже на то, как работают нейроны в нашем мозгу, добавляют исследователи.

Микроскопический снимок бактериальных спор, цвет которых отражает силу испускаемого сигнала. Чем ярче цвет, тем сильнее сигнал.
Фото Süel Lab/Kaito Kikuchi & Leticia Galera.

При достижении порога возбуждения споры начинают возвращаться к жизни, а нейроны похожим образом запускают потенциал действия для связи с другими нейронами.

Интересно, что спорам не требуется никакая дополнительная энергия, которую они могли бы получить от обмена веществ, чтобы поддерживать работы этого механизма детекции тысячелетиями. В то же время нейроны — самые энергозатратные клетки нашего организма.

Также учёные полагают, что их результаты могут полезны для будущих исследований космоса: учитывая эти данные, астробиологи могли бы лучше оценивать присутствие возможной жизни на других небесных телах.

Если учёные найдут жизнь на Марсе или Венере, она, скорее всего, будет находиться в спящем состоянии. И теперь исследователи знают, что кажущиеся спящими формы жизни на самом деле могут тихонько "продумывать" свои последующие шаги.

Новое исследование было опубликовано в издании Science.

Ранее мы рассказывали о том, как, не имея нервной системы, бактерии могут ощущать прикосновения.

Больше захватывающих новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях:
"Смотрим"ВКонтакте, Одноклассники, Дзен и Telegram
Вести.RuВКонтакте, Одноклассники, Дзен и Telegram.