Los relojes bacterianos rivalizan con los de los organismos complejos

Newswise – Un equipo internacional dirigido por cronobiólogos de LMU está analizando los ritmos circadianos en microorganismos y observando mecanismos que nos recuerdan a los relojes en organismos más complejos.

Las bacterias constituyen más del 10 % de todos los seres vivos, pero hasta hace poco teníamos poca conciencia de que, al igual que en los humanos, las bacterias del suelo tienen relojes internos que sincronizan sus actividades con los ciclos de 24 horas del día y la noche en la Tierra.

Una nueva investigación muestra la complejidad y la complejidad de los relojes biológicos bacterianos, preparando el escenario para una nueva y emocionante fase de estudio. Este trabajo ofrecerá diversas oportunidades, desde el momento preciso del uso de antibióticos hasta una bioingeniería más inteligente de microbiomas intestinales y del suelo.

Una colaboración internacional de LMU, el Centro John Innes (Norwich, Reino Unido), la Universidad Técnica de Dinamarca (Lyngby) y la Universidad de Leiden hicieron el descubrimiento al examinar la expresión génica como evidencia de la actividad del reloj en bacterias del suelo diseminadas. sutilis sutilis.

La autora principal, la Dra. Francesca Sartore (LMU), afirmó: «El reloj circadiano de este microbio es difuso: vemos que regula muchos genes y una variedad de comportamientos diferentes».

El profesor Anthony Dodd, del Centro John Innes, agregó: «Es sorprendente que un organismo unicelular con un genoma tan pequeño pueda tener un reloj biológico que tenga algunas propiedades que evocan relojes en organismos más complejos».

El trabajo anterior de este equipo de colaboración demostró la existencia de un reloj circadiano en una cepa de esta bacteria derivada de laboratorio. Esta fue la primera vez que se observaron relojes biológicos en bacterias. sutilis sutilis. Los investigadores utilizaron una técnica que introduce una enzima llamada luciferasa que produce luz cuando se expresa un gen. Esta bioluminiscencia llevó al equipo a monitorear el reloj bacteriano con condiciones variables.

La autora principal de la publicación, la profesora Martha Miro de LMU, dijo: «Este estudio muestra que los relojes circadianos están ampliamente presentes en sutilis sutilis. Podemos beneficiarnos del mecanismo de relojería para mejorar los resultados de salud y aumentar la sostenibilidad de la producción de alimentos o biotecnología».

En bacterias que contienen solo cuatro mil genes

Este nuevo estudio es un importante paso adelante por múltiples razones. Revela que estos relojes están presentes en otras cepas recolectadas de entornos naturales, por lo que podrían ser frecuentes en estas bacterias. Además de B tipo Continúa mostrando ritmos circadianos tanto en luz oscura constante como en luz constante, y los investigadores revelan ejemplos de respuestas sutiles que se encuentran en los relojes circadianos de muchos otros organismos.

el sutilis sutilis El reloj mostró respuestas específicas y distintas a diferentes cantidades de luz (tasa de fluidez) y calidades (longitudes de onda). Por ejemplo, la frecuencia del reloj se vio afectada por la intensidad de la luz. El reloj circadiano de este microbio también almacena información sobre cuánta luz se utilizó para la sincronización. Aquí también se ve afectada la frecuencia del reloj. En el campo de la biología cotidiana, estas respuestas se conocen como ‘efectos secundarios’ y la ‘regla de Aschoff’. Finalmente, el equipo demostró que tanto la luz azul como la roja, que se producen durante la luz del día normal, se pueden usar para sincronizar este reloj. En conjunto, esto indica que, al igual que en organismos más complejos, las bacterias pueden sincronizar su fisiología y metabolismo en diferentes momentos del día a medida que cambian las condiciones de luz y temperatura.

Este descubrimiento brinda oportunidades para la biotecnología, la salud humana y las ciencias de las plantas. Comprender las propiedades de los relojes biológicos bacterianos puede ayudarnos en las aplicaciones industriales de la microbiología; Podría conducir a una nueva comprensión de cómo se forman los microbios y puede indicar qué tan efectivos pueden ser los antibióticos en ciertos momentos del día para desactivar las bacterias que causan enfermedades. El conocimiento también puede ayudarnos a proteger los cultivos. sutilis sutilis Son bacterias beneficiosas del suelo que los agricultores utilizan para ayudar en el intercambio de nutrientes, el desarrollo de las plantas y la defensa contra los microbios que causan enfermedades.

el equipo esta desarrollando sutilis sutilis Como organismo modelo para el estudio de relojes biológicos en bacterias. Uno de los siguientes pasos es identificar los genes que actúan para dar forma al mecanismo del reloj. El equipo también siente curiosidad por saber cómo B tipo El reloj circadiano depende de la organización multicelular para su plena funcionalidad.

Los relojes circadianos son osciladores internos que brindan una ventaja selectiva a los organismos al adaptar su fisiología y metabolismo a los cambios en el entorno durante un período de 24 horas, como cambios en la luz, la temperatura o el comportamiento de los depredadores. Conducen a los efectos paradójicos del jet lag, cuando volamos a diferentes zonas horarias.

“El biólogo francés Jacques Monod dijo una vez: ‘¿Qué es cierto de coli Esto es cierto para el elefante. En ese momento, se refería a las reglas universales de la biología molecular, para el ADN y las proteínas. Asimismo, sorprende que exista el reloj circadiano sutilis – Un germen con solo cuatro mil genes, tiene un sistema circadiano complejo que es similar a los relojes biológicos en organismos complejos como moscas, mamíferos y plantas».