Ice Bucket Challenge внес вклад в науку — как бактериям удается предвидеть смену времен года

9 сентября 2024, 06:31

Фото: John Innes Centre. jic.ac.uk

Внутренние часы цианобактерий позволяют им подготовить потомков к зиме

Помните, как 10 лет назад знаменитости дружно обливались ледяной водой из ведра? Ученые использовали бактериальную версию айс бакет челленджа, чтобы изучить, как микроорганизмы, используя свои внутренние часы, предугадывают смену времен года.

Открытие, описанное в журнале Science, может иметь глубокие последствия для понимания роли циркадных ритмов в адаптации видов к изменению климата, от мигрирующих животных до цветущих растений.

Ученые искусственно организовали популяциям сине-зеленых водорослей различную длину дня при постоянной теплой температуре: короткие, длинные и с одинаковой продолжительностью дня и ночи. После этого цианобактерии погружали на два часа в лед и следили за их выживаемостью.

Эксперимент со льдом показал, что бактерии, живущие не более суток, способны предугадывать смену времен года по продолжительности дня. Фото: John Innes Centre. jic.ac.uk

Образцы цианобактерий, которые подвергли последовательности коротких дней (8 часов света, 16 часов темноты) достигли выживаемости 75% — в три раза выше остальных. Одного дня при этом было недостаточно, но недели — вполне.

У тех водорослей, у которых удалили гены, отвечающие за биологические часы, выживаемость от длины дня никак не зависела. Это означает, что фотопериодизм имеет решающее значение для подготовки бактерий к долгосрочным изменениям окружающей среды.

Доктор Луиза Джаббур проводит эксперимент с цианобактериями. Фото: John Innes Centre. jic.ac.uk

Ведущий автор исследования Луиза Джаббур пояснила: бактерии используют внутренние часы для измерения длины дня. Когда количество коротких дней достигает определенной отметки, они «переключаются» на «зимнюю» физиологию.

Главный вопрос: как организм с продолжительностью жизни от 6 до 24 часов развивает механизм, который позволяет ему не просто реагировать на будущие условия, но и предвидеть их? По словам Джаббур, бактерии каким-то образом передают потомкам сведения о том, что дни становятся короче, и скоро наступит зима.

Микроскопическое изображение клеток цианобактерий, использованных в исследовании. Масштаб — 5 микрометров.. Фото: Benjamin Bratton. jic.ac.uk

Как именно работает этот механизм, надеются выяснить в дальнейших исследованиях, основанных на полученных данных. Ученые надеются, что в будущем они смогут принести практическую пользу в сельском хозяйстве.

Джаббур, для которой работа стала прорывом в карьере, рассказала, что ее научный руководитель Карл Джонсон поначалу отнесся к гипотезе скептически и даже посмеялся, но сказал пойти и проверить. Когда она уходила, Джонсон показал ей на табличку с цитатой Фрэнка Вестхаймера: «Прогресс достигается молодыми учеными, проводящими эксперименты, которые, по мнению старых ученых, не сработают».