• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • W jaki sposób bakterie mogą się samorzutnie przystosowywać się do zmian w środowisku

    10.11.2009. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Międzynarodowy zespół naukowców po raz pierwszy zaobserwował ewolucyjną strategię zwaną "bet hedging" w warunkach laboratoryjnych. Termin "bet hedging" określa sposób, w jaki organizmy zapewniają przetrwanie swoich gatunków w szybko zmieniającym się środowisku poprzez wydawanie potomstwa dostosowanego do odmiennych warunków życia. To prawdopodobnie jedna z pierwszych ewolucyjnych technik adaptacyjnych.

    Naukowcy z Niemiec, Holandii i Nowej Zelandii opublikowali w czasopiśmie Nature swoje spostrzeżenia na temat strategii "bet hedging" bakterii Pseudomonas fluorescens.

    W ramach eksperymentu naukowcy wprowadzili szczepy Pseudomonas do dwóch różnych pożywek hodowlanych. Odmiana, która pokonała inne odmiany w danej pożywce była następnie umieszczana w innej pożywce i na odwrót, gdzie uprzednio korzystne mutacje nie dawały już przewagi. W konsekwencji pojawiały się nowe mutacje, a więc ewoluowały nowe odmiany, aby poradzić sobie w niekorzystnej sytuacji.

    Naukowcy odkryli, że bakterie ostatecznie przekształciły się w szczepy o tym samym garniturze genetycznym, które zawsze wytwarzały dwie różne odmiany w obydwu pożywkach. Pseudomonady stosujące strategię "bet hedging" brały górę nad innymi genotypami, które przystosowywały się jedynie na zasadzie mutacji.

    Podczas gdy zmiany ewolucyjne zwykle zachodzą na przestrzeni pokoleń, w których nosiciele korzystnych mutacji dominują nad pozostałymi osobnikami, wyposażonymi w mniej korzystne cechy, strategia "bet hedging" prowadzi do pokolenia potomstwa, które jest identyczne pod względem genetycznym. Niemniej tylko pewna część potomstwa jest idealnie przystosowana do aktualnego środowiska. Natomiast druga jest lepiej przystosowana do zupełnie innych warunków, aby gatunek był w stanie przetrwać w przypadku drastycznych zmian środowiska.

    To zjawisko obserwowane jest u różnych organizmów, począwszy od bakterii po rośliny i zwierzęta. Bakterie chorobotwórcze na przykład cechują się różnymi powierzchniami komórek (gładką albo szorstką), rozkładając ryzyko wykrycia przez układ immunologiczny gospodarza.

    "Nasze doświadczenia dostarczają dowodów na to, że rozłożenie ryzyka jest niezwykle skuteczną strategią szybkiego przystosowywania się do zmieniającego się środowiska" - mówi jeden z autorów raportu, dr Christian Kost z Instytutu Ekologii Chemicznej im. Maxa Plancka w Niemczech. "Jeżeli ten sam genotyp wygeneruje w tym samym czasie kilka odmian, może zareagować szybciej na poważne zmiany w środowisku."

    W podsumowaniu czytamy: "Wgląd w ukryte szczegóły molekularne pozwala ujawnić, w jaki sposób ewolucja majstruje przy centralnym układzie metabolicznym, aby stworzyć strategię, której pojawienie się mogłoby - jak można przypuszczać - zająć dziesiątki tysięcy pokoleń. Szybka i powtarzalna ewolucja strategii "bet hedging" w czasie naszego eksperymentu sugeruje, że mogła być ona jednym z pierwszych ewolucyjnych rozwiązań na potrzeby życia w zmiennym środowisku, poprzedzając być może nawet ewolucję mechanizmów regulacji genetycznej w reakcji na środowisko."

    Bakterie Pseudomonas fluorescens, których metabolizm jest niezwykle elastyczny, występują w glebie i wodzie. Niektóre szczepy są przydatne w ochronie roślin przed pasożytami oraz w innych kontekstach kontroli biologicznej. W hodowli bakterie te wytwarzają antybiotyk. Pseudomonas fluorescens są również wykorzystywane w produkcji jogurtu z mleka. Komórki dzielą się co 52 minuty, dzięki czemu wyjątkowo dobrze nadają się do badań nad ewolucją.

    rdo: CORDIS

    informacji: Nature http://www.nature.com/nature/ Towarzystwo im. Maxa Plancka http://www.mpg.de/ Teksty pokrewne: 30507 Kategoria: Różne
    Źródło danych: Nature; Towarzystwo im. Maxa Plancka
    Referencje dokumentu: Beaumont, H et al. (2009) Experimental evolution of bet hedging. Publikacja w Nature, t. 462, 5 listopada. DOI:10.1038/nature08504.
    Indeks tematyczny: Nauki biologiczne; Badania Naukowe RCN: 31451   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Hedging – strategia zabezpieczająca przed nadmiernymi wahaniami cen papierów wartościowych, polegająca na doborze do portfela aktywów o przeciwnie skorelowanych trendach. Erytrodermatoza, zakaźne zapalenie skóry (erythrodermatitis, CE), wrzodowa choroba skóry – zaraźliwa choroba ryb wywoływana przez bakterie z grupy Aeromonas (przede wszystkim Aeromonas hydrophila), czasem także przez Pseudomonas fluorescens, a w akwariach morskich przez bakterie Vibrio. Występuje zarówno u ryb akwariowych, jak i karpiowatych w produkcji towarowej. Przez lata uważana była za przewlekłą postać posocznicy karpi. Pseudomonas fluorescens – gatunek bakterii tlenowych z rodzaju Pseudomonas. Ich nazwa wzięła się od zdolności do wytwarzania fluorescencyjnego barwnika peptydowego piowerdyny, powodującej świecenie w promieniach UV.

    Ultramikrobakterie – bakterie, które są znacznie mniejsze od typowych komórek bakteryjnych. Ich średnica waha się w granicach 0,2–0,3 μm. Termin ten został po raz pierwszy użyty w roku 1981 w odniesieniu do występujących w morskiej wodzie ziarenkowców, których średnica była mniejsza niż 0,3 μm. Organizmy te zostały również odnalezione w glebie. Była to mieszanina gatunków zarówno Gram-dodatnich, jak i ujemnych. Wiele, jeśli nie wszystkie, z tych bakterii to uśpione formy większych komórek. Pozwalają one przetrwać w niesprzyjających warunkach środowiska. W tym stanie spoczynku komórki bakteryjne spowalniają swój metabolizm, wstrzymują wzrost i stabilizują DNA, tworząc uśpione, nierosnące komórki, które mogą pozostać żywe przez wiele lat. Takie „formy głodowe” są prawdopodobnie najbardziej typowymi ultramikrobakteriami w wodzie morskiej. Fundusz hedgingowy (ang. hedge fund) – rodzaj instytucji finansowej pobierającej opłatę za zarządzanie powierzonym kapitałem, w którym dokonuje się kupna i krótkiej sprzedaży papierów na rynku kapitałowym w celu ograniczenia (hedge) ryzyka wahań cen obejmujących swoim zasięgiem cały rynek dla maksymalizacji zysków. Jego najważniejszymi cechami są bardzo wysokie ryzyko inwestycyjne, jak i możliwość osiągania wysokiej stopy zwrotu zarówno podczas hossy, jak i bessy na rynku. Ich strategia inwestycyjna jest często agresywna i spekulacyjna.

    Strategia dominująca to strategia która jest zawsze nie gorsza od jakiejś innej strategii, niezależnie od wyboru strategii przez przeciwnika i zdarzeń losowych. Strategia dominacji i pseudodominacji – (dominance strategy) prosta strategia decyzyjna, polegająca na wyborze alternatywy dominującej pozostałe, tj. lepszej od pozostałych przynajmniej pod jednym względem i niegorszej od pozostałych pod żadnym względem. Jest to jedna ze strategii wyboru między produktami (strategia przewagi pozytywnych cech, strategia koniunkcyjna, strategia alternatywna, strategia leksykograficzna oraz strategia maksymalizacji addytywnej użyteczności MAU).

    Mupirocyna – organiczny związek chemiczny, antybiotyk wytwarzany przez Pseudomonas fluorescens. Zaliczana jest do grupy antybiotyków działających miejscowo, gdyż bardzo szybko rozkładana jest w organizmie do nieczynnego metabolitu, a przez skórę wchłania się bardzo wolno. Plastyczność fenotypowa – zdolność jednego genotypu do wytworzenia kilku alternatywnych fenotypów. O fenotypie wspólnie z genotypem decydują czynniki środowiskowe. Zmiana warunków środowiska może także prowadzić do zmiany fenotypu. Plastyczność fenotypowa jest jednym z podstawowych mechanizmów adaptacji i obejmuje szereg zmian morfologicznych, fizjologicznych i behawioralnych, obserwowanych u wielu organizmów. Zjawisko jest przedmiotem badań wielu dziedzin biologi, w tym genetyki, genomiki, biologii ewolucyjnej, ekologii, fizjologii i biologii rozwoju. Jest szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i w różny sposób może wpływać na tempo ewolucji, przyspieszając ją, spowalniając lub nie zmieniając tempa zmian ewolucyjnych.

    Bakterie siarkowe – nazwa zbiorcza bakterii wykorzystujących w swoim metabolizmie utlenianie siarki. Należą one do różnych grup taksonomicznych (mogą to być nawet archeany niezaliczane obecnie do bakterii w ścisłym tego słowa znaczeniu) i mogą stosować rozmaite strategie metaboliczne. Bakterie siarkowe ułatwiają zachodzenie niektórych etapów biogeochemicznego obiegu siarki.

    Strategia rozwoju rynku – strategia marketingowa polegająca na wejściu firmy na nowe rynki zbytu z dotychczasowymi produktami. Jest ona zwykle znaczenie trudniejsza od strategii penetracji rynku oraz bardziej czasochłonna i wymagająca znacznego przygotowania. Konieczna jest wszechstronna analiza preferencji i aspiracji nowych nabywców, ponieważ wymagania i zwyczaje zakupowe nowych klientów mogą się różnić od dotychczasowych nabywców. Problemem może być również brak doświadczenia na nowym terenie.

    Odporność roślin na suszę, odporność roślin na deficyt wody – zdolność roślin do przetrwania w środowisku, które nie zapewnia odpowiedniej ilości wody dla organizmu. Mechanizmy zapewniające przetrwanie mogą mieć charakter morfologiczny, fizjologiczny i biochemiczny. Część mechanizmów odpornościowych ma charakter adaptacji, cechy dziedziczone, a część charakter aklimatyzacji, cech pojawiających się w warunkach stresu nie przekazywanych na kolejne pokolenia. Wyróżniane są dwie strategie odporności na suszę. Pierwsza z nich polega na przeciwdziałaniu odwodnieniu, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami homeohydrycznymi. Druga strategia polega na tolerowaniu odwodnienia, rośliny stosujące taką strategię nazywane są roślinami poikilohydrycznymi. Susza może mieć charakter suszy atmosferycznej, czyli niskiej względnej wilgotności powietrza, suszy glebowej, czyli niskiej zawartości wody w glebie albo suszy fizjologicznej, związanej z zasoleniem gleby lub zamarznięciem wody w glebie. Nature versus nurture (z języka angielskiego, także nature vs. nurture, nature or nurture, termin tłumaczony na polski różnie: "natura czy wychowanie", "natura czy kultura"; termin angielski jest często stosowany w języku polskim bez tłumaczenia) – spór naukowy dotyczący tego, czy w procesie kształtowania się osobowości bardziej istotny jest wpływ środowiska (wychowanie, kultura, itp.) czy biologia (hormony, geny, itp.).

    Nature Genetics – recenzowane czasopismo naukowe wydawane przez Nature Publishing Group, założone w 1992 roku. Siostrzanym periodykiem jest Nature Reviews Genetics, publikujący prace o charakterze przeglądowym. Strategia (gr. strategos) - jest to kierunek i zakres działania, który państwo zamierza przyjąć w długim terminie, aby osiągnąć swoje cele i zyskać przewagę polityczną. Strategia ma na celu zaadoptowanie państwa i jego działań do zmian zachodzących w jego środowisku polityczno i militarnym oraz naukowym w taki sposób, aby zapewnić mu długotrwałe przetrwanie i rozwój. Strategia polityczno - militarna to nauka o używaniu metod siłowych (bezpośrednio lub pośrednio) w celu realizacji interesów politycznych. Bada dostępne środki polityczno - militarne oraz koncepcje opisujące użycie tych środków w operacjach wojskowych.

    Dodano: 10.11.2009. 15:12  


    Najnowsze