Ölümsüz mikropların nasıl canlandırılacağına dair korkunç bilim

Sinirliyim Bilmece: Mikroplar canlı mı yoksa ölü mü?

California Üniversitesi’nden San Diego’lu biyolog Gurul Sol, ölmek için oy verirseniz sizi suçlamaz: “Keşfedilecek bir şey yok: kalp atışı yok, gen ifadesi yok. Olan hiçbir şey yok” diyor.

Ancak sporlar aslında uykuda olabilir – spor bir zombi gibi uyanana ve büyümeye hazır olana kadar milyonlarca yıl sürebilen zorlu koşullarda hayatta kalmak için derin bir askıya alınmış animasyon durumunda. Yıllardır, sporların ne zaman yeniden yaşayacaklarını nasıl bildikleri ve bunu gerçekte nasıl yaptıklarıyla ilgili sorular açık sorulardı. yeni kağıt Bilimler Süel’in grubu tarafından bu boşlukları doldurmaya yardım etti – ve cevabın, diğer gezegenlerde yaşam arayışından gıda kaynaklı hastalıklara neden olanlar gibi tehlikeli mikroplarla mücadele yollarına kadar her şey için sonuçları olabilir.

Sporlar genellikle yeni organizmalar oluşturabilen sıkıca paketlenmiş bağırsaklara sahip tek hücrelerdir. Birçok bitki onları tohumlarını yaymak için üretirken, bakteriler aşırı sıcaklıklar, kuraklık veya besin eksikliği dönemlerinde de spor oluşturabilir. Daha sonra spor hücresi esasen zor zamanlardan geçer.

Soil’in grubu, çevredeki çevre hayatta kalmaya daha elverişli hale geldiğinde yeniden canlandırılan “çoğunlukla ölü” bir hücre kavramından büyülendi. Sowell, büyük miktarda besin maddesi gibi, “Üzerlerine bir sürü iyi şey döktüğünüzde sporların nasıl hayata geri döndüğü açıktı” diyor. Benzer şekilde, ortam çok düşmanca olduğunda (örneğin, suyun yokluğunda), sporlar basitçe filizlenmeyecektir. Ancak ekip, çoğu ortamın siyah beyaz olmadığını fark etti. Örneğin, besleyici L-alanin varlığı gibi “iyi” sinyaller aralıklı olarak görünebilir, sonra kaybolabilir. Uyuyan spor bu kadar ince bir ipucunu hissedip işleyebilir mi?

Dost olmayan bir ortamda uyanmak ve çimlenmek için gereken enerji israfı olacağından, çevresinin doğru bir şekilde okunması mikroplar için önemlidir. Bu, başarılı büyümeyi ve hatta ölümü engelleyebilir. Soil’in laboratuvarında eski bir öğrenci ve çalışmanın ortak yazarı olan Kaito Kikuchi, “İyi bir zamanlamayla hayata geri dönmelisin, yoksa tatlı uykundan kurtulacaksın” diyor. “Ortam yeterince iyi olduğunda ve yalnızca uygun olduğunda koruyucu giysilerinizden kurtulduğunuzdan emin olmak istersiniz.”

İlk olarak, bilim adamlarının mikropların kış uykusundayken kullanabileceği biyolojik süreçleri belirlemesi gerekiyordu. Bu işlemler ATP’yi (adenosin trifosfat, hücresel enerji) kullanamaz veya hücresel metabolizmaya (örneğin şekerlerin parçalanması) bağlı değildir, çünkü bu mekanizmalar uyku sırasında kapatılır.

Ancak araştırmacılar, alternatif bir yöntem olduğunu varsaydılar: Sporlar, bir tür uyandırma alarmını başlatmak için yeterli sinyal biriktirene kadar çevrelerindeki küçük kümülatif değişiklikleri algılayabilirler. Bu değişiklikleri meydana getirecek mekanizma, iyonların, özellikle de potasyum iyonlarının hücre dışına hareketidir.

Bu hareketler, besinlerin varlığı gibi olumlu çevresel ipuçları tarafından tetiklenebilir. Pasif taşıma sayesinde iyonlar hücre dışına çıktığında hücre içindeki potasyum konsantrasyonu ile hücre dışındaki potasyum konsantrasyonunda fark yaratır. Konsantrasyondaki bu fark, sporların potansiyel enerjiyi depolamasına izin verir. Zamanla, spor daha pozitif sinyaller hissetmeye devam ettikçe, hücreden daha fazla iyon çıkacaktır. Bu aynı zamanda iyonların dışarı çıkmasıyla potasyum seviyelerinde de benzer bir düşüşe neden olacaktır. Sonunda, sporun potasyum içeriği bir dereceye kadar düşecek ve bu da hücrenin uyanmasının güvenli olduğunu gösterir. Bu canlandırma ve çimlenmeye yol açacaktır.

Başka bir deyişle, Sowell, sporun esasen bir kapasitöre veya elektrik enerjisi taşıyan bir cihaza benzer şekilde çalıştığını söylüyor. “Bir kapasitör, esasen yüklerin konsantrasyon gradyanını ayıran bir yalıtkandır” diyor. “Bu şekilde gerçekten çok fazla enerji depolayabilirsiniz, çünkü hücre zarı çok incedir.”