Циркадный ритм или циркадные часы – это внутренний механизм, который управляет 24-часовыми циклами, которые говорят нашему телу, когда нужно спать, просыпаться и есть – и теперь новое исследование показало, что бактерии, живущие в кишечнике, также имеют часы.
"Мы управляем этими часами, как солнце управляет нашими собственными циркадными ритмами," сказал Джиффин Полозе, британский научный сотрудник и соавтор исследования в PLOS ONE.
Паулозе и профессор и заведующий кафедрой биологии Винсент Кассон обнаружили, что определенный класс бактерий, обнаруженных в кишечнике человека, Enterobacter aerogenes, проявляет циркадные ритмы из-за своей чувствительности к мелатонину, гормону, вырабатываемому ночью и стимулирующему сон.
Хотя мелатонин вырабатывается шишковидной железой, небольшой железой в головном мозге, он также присутствует во всей желудочно-кишечной (GI) системе. Кроме того, многие продукты содержат мелатонин. Циркадные часы желудочно-кишечного тракта согласованы как с светом, так и с временем приема пищи.
Паулоз сказал, что влияние мелатонина на эту бактерию замечательно: при воздействии мелатонина на уровнях, аналогичных тем, которые обнаруживаются в кишечнике, отдельные клетки начинают общаться друг с другом и координируют периоды плавания и деления в явлении, известном как роение.
"Это скопление мелатонина происходит каждые 24 часа и ведет нас к поиску циркадных часов," он сказал.
Это первая демонстрация циркадных часов у прокариот, не относящихся к типу Cyanobacteria, и результаты исследователей предполагают, что цианобактерии и E. часы aerogenes имеют общих эволюционных предков.
"Если наша будущая работа продемонстрирует, что это правда, то эволюция циркадной организации предшествовала появлению фотосинтеза, генерирующего кислород, примерно на 3 года.5 миллиардов лет назад," Кассоне сказал.
Их результаты также указывают на то, что общая циркадная организация у позвоночных представляет собой совокупность множества циркадных кардиостимуляторов, организованных в иерархическую систему часов. Паулоз сказал, что теперь они должны рассматривать бактерии, сосуществующие в организме, как часть этой иерархии.
"Мы не только посылаем сигналы (например, мелатонин) бактериям в нашем кишечнике, рту, коже и т. Д., но они также посылают назад сигналы, которые влияют на нас; от молекулярного уровня до нашего поведения," он сказал. "Биологическое и клиническое значение этой грандиозной шкалы циркадной координации будет важно открыть в самом ближайшем будущем."