А вы знали, что биологи нашли светящуюся бактерию-будильник

Американские ученые-биологи изучили отношения между кальмарами, обитающими около Гавайских островов, и люминесцирующими бактериями, которые не только освещают головоногому путь, но и работают как будильник, помогая правильно рассчитывать время.

Мантия кальмара Euprymna scolopes является местом обитания целой колонии бактерий, которые защищают его от хищников, своим свечением позволяя ему слиться с мерцающей поверхностью воды, а не выделяться темным силуэтом. Кальмары, размеры которых не больше спичечного коробка, а вес около 3 граммов, получают надежную маскировку, бактерии – питание и убежище.

Как описывается в статье, опубликованной в журнале mBio, бактериальные колонии располагаются на специальном органе – тонкой полосе ткани, заполненной отражающими и рассеивающими кожными структурами, которые многократно увеличивают свет, излучаемый микроорганизмами. Снаружи этот орган способен закрываться своеобразной диафрагмой – перепонкой, для того, чтобы не быть заметным на дне, где освещение довольно тусклое.

Ученые давно обнаружили, что многие животные могут определять время суток. Эта способность контролируется несколькими генами, влияющими на синтез белков, называемых криптохромами, позволяющих различать день и ночь даже без участия зрения. Несколько других генов меняют активность циклически и регулируют деятельность клеток, имеющих решающее значение в распознавании дня и ночи. Так, птицы (например, петухи) узнают о смене времени суток при помощи шишковидной железы.

Но механизм действия биологических часов у кальмаров оказался иным – головоногим помогают люминесцирующие симбионты, способные обитать в слизи на их мантии благодаря особым полисахаридам, потребляемым бактериями в качестве пищи. Процесс образования этих веществ также закодирован генетически.



Ученые попытались отделить бактерии от кальмаров, и оказалось, что без них последние не способны отличить свет от темноты даже тогда, когда исследователи искусственно воспроизводят свечение бактерий при помощи лампы с подходящим цветом. Когда биологи при помощи генной инженерии лишили симбионтов гена, который отвечал за люминесценцию, и подсадили их головоногим, это также не изменило ситуацию, для нормализации цикла необходимо соблюдение обоих условий.

Данные о симбиозе животных и бактерий могут быть переложены и на человека. Одна из исследователей, Маргарет МакФалл-Нгай, высказала предположение, что колонии микроорганизмов в человеческом кишечнике также имеют свои суточные ритмы.