W jaki sposób bakterie mogą się samorzutnie przystosowywać się do zmian w środowisku :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy wyjaśniają naturę kłopotów z pamięcią występujących w demencji

Rośliny, skorupiaki i świecące bakterie pomagają w ocenie toksyczności środowiska

Najszczęśliwsi naukowcy pracują w Danii, wg pierwszego sondażu karier czasopisma Nature

Na UJ rozpoczęła działalność pracownia Towarzystwa Maxa Plancka

Naukowcy odkryli nowe fakty na temat mutacji genetycznych

Nobel z chemii za złożone cząsteczki naśladujace naturę

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

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Erytrodermatoza (zakaźne zapalenie skóry, Erythrodermatitis, CE) - zaraźliwa choroba ryb wywoływana przez bakterie z grupy Aeromonas (przede wszystkim Aeromonas hydrophila), czasem także przez Pseudomonas fluorescens. Występuje ona zarówno u ryb akwariowych jaki i ryb karpiowatych w produkcji towarowej. Przez lata uważana była za przewlekłą postać posocznicy karpi. pełny tekst

System sialoperoksydazy (gr. sial(o)- ślina/ślinianka + peroksydaza) układ enzymatyczny występujący w ślinie człowieka i mający dla organizmu znaczenie obronne przed patogenami. Jego działanie polega na utlenianiu wobec H2O2 tiocyjanianu (SCN) do bakteriobójczego podcyjanianu w obojętnym środowisku śliny (lub do kwasu podcyjanowego w środowisku kwaśnym przy rozwoju bakterii próchnicotwórczych), które to produkty hamują metabolizm (glikolizę) bakterii. pełny tekst

Leghemoglobina jest hemoproteiną wiążącą tlen znalezioną w brodawkach korzeniowych roślin motylkowych. Rośliny te pozostają w symbiozie z bakteriami posiadającymi zdolność wiązania azotu atmosferycznego (bakterie brodawkowe). Kompleks enzymatyczny nitrogenaza odpowiedzialny za przekształcenie azotu cząsteczkowego do jonów amonowych może działać tylko w środowisku beztlenowym. Dlatego jej działanie w komórkach korzeni roślin jest możliwe po obniżeniu stężenia tlenu poprzez związanie go z leghemoglobiną. pełny tekst

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. pełny tekst

Hafnia rodzaj fakultatywnie beztlenowych bakterii Gram ujemnych. Jedynym gatunkiem należącym do tego rodzaju jest Hafnia alvei. Jest to bezotoczkowa, urzęsiona bakteria występująca powszechnie w środowisku (gleba, woda, ścieki), a także w kale i produktach mlecznych. Rzadko wykazuje patogeniczność. Może wywołać sepsę, zapalenie płuc, zakażenia ran i prawdopodobnie biegunkę. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".