Baktērijām ir vienkāršs, bet efektīvs mehānisms, kas kontrolē to jutību pret vides stimuliem. Bāzeles Universitātes pētnieku komanda pierāda, ka šūnu reaģētspēja ir tieši saistīta ar to augšanas ātrumu: jo lēnāk šūna aug, jo jutīgāk tā reaģē uz apkārtējo vidi. Šī paaugstinātā jutība var dot šūnām izšķirošas izdzīvošanas priekšrocības.
Bāzeles Universitātes Biocentrā profesora Dr. Erika van Nimvegena vadītā pētniecības grupa ir atklājusi jaunu mehānismu baktērijās, kas kontrolē to reakciju uz valdošajiem vides apstākļiem. Viņi savu teoriju ieguva no vienkārša, bet pārsteidzoša novērojuma: baktēriju augšanas ātrums un to jutība pret signālmolekulām, šķiet, ir saistīti. Pēc tam pētnieku komanda demonstrēja pamatā esošā mehānisma teoriju E. coli baktērijās.
"Mēs atklājām, ka jo lēnāk šūna aug, jo jutīgāk tā reaģē uz vides signāliem," skaidro vadošais autors Dr. Tomass Džulou. "Mūs īpaši fascinēja šī mehānisma vienkāršība un tas, cik universāls tas, domājams, ir bioloģiskajās sistēmās." Kad dzīve rit labi un šūnas strauji aug, tās ignorē savas vides "troksni". Tomēr, kad lietas notiek slikti, tās ļoti uzmanīgi "klausās", izpētot savu vidi un no tās atvasinot jaunas izdzīvošanas stratēģijas.
Pamatteorija: Šūnas augšanas ātrums nosaka, cik ātri signālmolekulas tiek atšķaidītas šūnā, tostarp tās, kas iesaistītas gēnu regulācijā. Ātri augošās šūnās šī atšķaidīšana izraisa signālmolekulu ātrāku izzušanu, tādējādi apslāpējot ārējos stimulus un efektīvi samazinot šūnas uztveri par tiem. Tomēr lēni augošās šūnās signālmolekulas saglabājas ilgāk, var vieglāk uzkrāties un tādējādi padarīt šūnas jutīgākas pret vides izmaiņām.
Pētnieku grupa spēja ne tikai teorētiski noteikt šo saistību, bet arī eksperimentāli to demonstrēt E. coli baktērijās. Viņi izmantoja modernas metodes, piemēram, mikrofluidiku apvienojumā ar laika ritējuma mikroskopiju atsevišķu šūnu analīzei. Tomēr daži rezultāti tika iegūti arī, izmantojot klasiskus eksperimentus, kas būtu bijuši iespējami pat molekulārās bioloģijas pirmsākumos.
"Man personīgi šis pētījums ļoti iespaidīgi parāda, ka pat fundamentāli bioloģiski principi, kas retrospektīvi šķiet acīmredzami, dažkārt tiek atklāti tikai ar teorētiskas analīzes palīdzību," saka Eriks van Nimvegens. Jaunatklātā saikne starp šūnu augšanu un signālu apstrādi sniedz arī jaunu ieskatu šūnu lēmumu pieņemšanas procesu loģikā un tai ir tālejošas sekas baktēriju uzvedības, tostarp antibiotiku rezistences, izpratnē.
oriģinālās publikācijas
Tomass Julū, Teo Žervē, Dāns de Grūts, Ēriks van Neimegens
Īss nosaukums: Augšanas ātrums kontrolē gēnu regulējošo ķēžu jutīgumu.
Zinātnes sasniegumi (2025), doi: 10.1126/sciadv.adu9279
Lasīt arī
Antibiotiku noteikšana dārzeņos un sliekās | Pugnalom
Antibiotikas: Smēķēšana un cigarešu izsmēķi veicina rezistentu baktēriju izplatīšanos | Pugnalom
