Naukowcy prowadzą badania laboratoryjne, które ujawniają niesamowite mechanizmy przystosowawcze bakterii Escherichia coli (E. coli) w ekstremalnych warunkach środowiskowych. E. coli, znana również jako pałeczka okrężnicy, odgrywa kluczową rolę w mikrobiomie jelit ludzi i zwierząt, uczestnicząc w procesie trawienia oraz produkcji witamin z grupy B i K.

Chociaż większość szczepów E. coli jest nieszkodliwa, niektóre z nich mogą wywoływać poważne zakażenia, prowadząc do schorzeń układu pokarmowego i moczowego, a ich zdolność do mutacji staje się istotnym czynnikiem w rozwoju oporności.

Cudowna zdolność do ewolucji

Zespół badawczy odkrył, że bakterie E. coli mogą szybko adaptować się do niekorzystnych warunków środowiskowych poprzez rozwijanie mutacji genetycznych. "Nasze wyniki sugerują, że te mutacje umożliwiają bakteriom szybką adaptację do zmieniających się warunków pH, co jest kluczowe dla ich przetrwania w ekstremalnych środowiskach" – komentują specjaliści.

W eksperymentach badacze analizowali 16 różnych populacji E. coli, które były wystawione na długotrwały stres głodowy. W tym czasie obserwowano, jak odpady metaboliczne gromadzą się w środowisku, co prowadzi do drastycznych zmian pH. Po okresie głodzenia bakterie otrzymywały składniki odżywcze na 100 dni, a cały cykl był powtarzany wielokrotnie.

Interesujące jest to, że w siedmiu populacjach wystąpiły znaczące mutacje białkowe w ciągu pierwszych 300 dni. Jeden z głównych mechanizmów, który został zidentyfikowany, to zamiana argininy na histydynę w białku Rho – molekularnym przełączniku, który reguluje wiele procesów komórkowych.

- „Częste występowanie mutacji w genie Rho w naszych kulturach ewolucyjnych pokazuje, jak szybko E. coli może dostosować się do zmieniających się warunków. Zauważyliśmy, że każda mutacja w genie Rho koreluje z mutacją w genie o nazwie 'ydcI'. Chociaż niewiele wiadomo o 'ydcI', badania sugerują, że może odgrywać kluczową rolę w regulacji pH” – wyjaśnia Megan Behringer z Uniwersytetu Vanderbilt.

Białko Rho sprzyja lepszemu funkcjonowaniu bakterii w sprzyjających warunkach, ale przeszkadza w czasie głodu. Zmutowany gen 'ydcI' umożliwia komórkom lepszą tolerancję na zmiany w białku Rho, co może działać jako przełącznik reagujący na zmiany pH.

Uderzające podobieństwa do nowotworów

Badacze zauważyli, że podobny mechanizm przystosowawczy występuje u komórek nowotworowych, które również zmuszają swoje geny do większej ekspresji, co prowadzi do przekształcania otaczającego je środowiska. Tego typu mechanizmy mogą mieć istotne znaczenie w zrozumieniu, jak organizmy adaptują się do wyzwań środowiskowych.

Naukowcy podkreślają znaczenie zrozumienia tych procesów, jako kluczowe dla rozwoju nowych strategii w walce z bakteriami opornymi na działanie leków. Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym PNAS, co podkreśla ich wdzięczność za możliwość badania tego niezwykle interesującego tematu.

Nie przegap najnowszych informacji! Obserwuj nas na Facebooku, aby być na bieżąco z innymi fascynującymi odkryciami!