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

Микроскопический снимок бактериальных спор, цвет которых отражает силу испускаемого сигнала. Чем ярче цвет, тем сильнее сигнал.

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.

Результат новой работы иллюстрируют абстрактные счёты, сделанные из бактериальных спор, отображающие накопление стимулов внешней среды.
Иллюстрация Anne Hashimoto.

Микроскопический снимок бактериальных спор, цвет которых отражает силу испускаемого сигнала. Чем ярче цвет, тем сильнее сигнал.
Результат новой работы иллюстрируют абстрактные счёты, сделанные из бактериальных спор, отображающие накопление стимулов внешней среды.
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.