По мнению исследователей из Делавэрского университета (США), некоторые из бактерий, обитающих в прудах, озерах и других пресноводных средах, растут быстрее в течение дня, даже если они не воспринимают солнечный свет как источник энергии, сообщается на сайте университета. Специальные гены, которые поглощают свет, могут объяснить эту повышенную активность, как пишут ученые в Journal of Bacteriology.
Исследователи хотели выяснить, как бактерии, которые обычно встречаются в водоемах с пресной водой, превращают световую энергию в химическую, «перекусывая» солнечным светом в качестве дополнения к своим основным энергетическим системам.
Они начали с двух штаммов бактерий: красного цвета (Rhodoluna, штамм lacicola MWH-Ta8), которые содержат естественную фотосистему для преобразования энергии света в химическую энергию, и желтого (штамм Aurantimicrobium sp. MWH-Uga) без фотосистемы. Команда подозревала, что только красные бактерии будут расти быстрее при воздействии белого света. Однако обнаружилось, что оба типа бактерий росли быстрее при освещении. Второй раунд экспериментов подтвердил результаты.
Дополнительные тесты показали, что бактерии росли быстрее также под воздействием синего и ультрафиолетового света. А вот красный или зеленый свет не обладали таким эффектом. Исследователи начали подозревать, что бактерии, вероятно, не преобразуют световую энергию в химическую, а вместо этого «поглощают эту световую энергию и используют ее для получения информации». Почти как люди: когда включается свет, мы знаем, что пора вставать, завтракать и начать активную деятельность.
Чтобы проверить эту гипотезу, команда исследовала, какие из генов бактерий более активны в условиях освещенности и «засыпают», когда наступает темнота. При свете оба штамма бактерий поглощают больше органического углерода, в том числе сахара, быстрее усваивают их. В темноте же эти функции менее активны, и бактерии увеличивают производство и ремонт белков, создавая и ремонтируя механизмы, необходимые для роста и деления.
Выяснилось, что у исследуемых штаммов есть два одинаковых гена, связанные с поглощением синего света. Одним из них является ДНК-фотолиаза, которая поглощает синий свет и использует его для восстановления ДНК, ранее поврежденной ультрафиолетовым светом. Это «ремонтный» механизм, но, вероятно, не помогает с ростом при свете. Другой ген кодирует криптохром, белок, который регулирует циркадные ритмы у животных, растений, грибов и даже людей. Криптохром, вероятно, ответственен за разницу в скорости роста в условиях освещенности.
«У нас нет прямых доказательств того, что этот ген отвечает за поглощение света или за этот фенотип роста, усиленный светом, но у нас есть много косвенных доказательств того, что это возможно, – отметила Джулия Мареска (Julia Maresca), ведущий автор исследования. – Мы посмотрели, какую длину волны света может поглотить этот белок, и выяснили, что он может поглощать свет с двумя длинами волн, которые наиболее способствуют росту: 420 нм и 375 нм».
Так почему же эти бактерии, которые обычно находятся в верхних слоях воды в пресных водоемах, реагируют на свет таким образом? В этих хорошо освещенных пресноводных средах содержатся такие организмы, как водоросли, которые вытягивают углекислый газ из воздуха и производят органический углерод – пищу для бактерий. У команды есть рабочая гипотеза, что бактерии могут задействовать свои механизмы, чтобы совпасть с производством пищи другими видами поблизости. Это как готовиться и бежать к буфету, заполненному едой, вместо того, чтобы идти позже, чтобы посмотреть, что осталось.
Источник: https://www.udel.edu/udaily/2019/february/julie-maresca-journal-of-bacteriology/
