By Іноді зволікання приносить користь. Коли довкілля стає надто неприязним, чимало бактерій впихають частину наповнення своєї клітини в ультравитривалі капсулки, звані спорами або виживальниками, котрі закриваються і чекають – часом упродовж століть – поки ситуація не покращиться. Як ті на вигляд мертві крихти відчувають оптимальні умови для відродження? Результати нових досліджень, опубліковані у Science, показують, яким чином бактерійні спори вирішують, коли їм прокидатися – за допомогою електричного будильника – пише Ілайс Каттс у часописі Scientific American.
Відсутність живлення, випромінювання, екстремально високі чи низькі температури, а навіть космічна порожнеча – жоден з цих чинників не становить особливої загрози для виживальникових форм. Та все ж поза цим вони здаються «неужитковими», говорить автор праці Гюрол Сʼюель, біофізик з Каліфорнійського університету у Сан Дієго. «Якщо б їх завести до лікарні – додає він – їх би там визнали мертвими».
Та спори все ж незнищенні лиш тоді, коли залишаються в стані приспання. Тому вони повинні уникати пробудження (ґермінації, проростання) тоді, коли умови ще умови й надалі несприятливі, говорить біохімік Пітер Сітлов з Університету Коннектікута, котрий не брав участі у цих дослідженнях: «Якби вони передчасно вирішили повернутися до життя, то загинули б».
В цій праці описано конкретний спосіб, в який спори ухвалюють таке рішення. Аби утворити форму виживальника, бактерія утворює копію власного ДНК, поміщує її в малу капсулку, огортає все разом охоронним плащем, а потім лускає, вивільняючи спору (сама при цьому гине). Після виникнення спора накопичує позитивно заряджені іони калію, утворюючи «біологічний конденсатор», котрий зберігає електричну енергію – каже Сʼюель. Коли зародок натрапляє на живильні субстанції, то частина запасів калію виходить на поверхню, розпорошуючи свій заряд. Коли це відбудеться достатню кількість разів, тоді нагромаджена енергія спадає нижче від визначеного порогу і відбувається проростання зародку – зі зростаючими шансами уникнути голодної смерті.
«Це значний поступ у цій царині – каже Сітлов. – Впроваджує цілком новий спосіб мислення про проростання спор». Знання про те, як спори «перевіряють» рівень живильних складників у своєму оточенні, може покращити безпеку їжі, оскільки бактерії, що утворюють виживальні форми, здатні пройти ригористичні процедури стерилізації і відродитися, викликаючи харчове отруєння. Приспання також допомагає декотрим хвороботворчим бактеріям уникати впливу антибактеріальних ліків; передчасне їх пробудження могли б підвищити ефективність терапії, отже «існує високе зацікавлення тим, як зробити так, щоб спори проростали передчасно» – додає Сітлов.
Результати досліджень вказують на те, що іонний відлік може стати фундаментальною характеристикою життя на Землі, каже Сʼюель. Нейрони також рахують за допомогою електрики, щоб знати, коли активуватися; дослідники ствердили, що взірці, які описують нейрони, елегантно передбачають також і поведінку спор. Пасткові листки американської мухоловки замикаються за принципом електричного відліку, а всі клітини використовують припливи іонів у метаболічних процесах.
«Ті електричні потенціали не є недавнім винаходом. Вони нараховують мільярди років – каже Сʼюель. – Які ще інші аспекти біології ми зможемо краще зрозуміти, маючи на увазі, що не йдеться лише про експресію генів, білка чи ДНК – але й власне про іони?».
