Столкнувшись с голодом и стрессом, некоторые бактерии переходят в состояние спор, которые выдерживают даже экстремальные условия космоса. При благоприятных условиях они запускают свой метаболизм и оживают.
Команда Кайто Кикучи из Калифорнийского университета выяснила, как споры узнают, когда условия снова станут благоприятными, изучая их обработку нечетких сигналов окружающей среды. Выясняя, как это возможно при отсутствии метаболических процессов, ученые провели эксперименты с тысячами спор сенной палочки.
Сначала они добавили к спорам небольшое количество питательных веществ, служащих импульсом для прорастания, но 95 % спор остались в спящем состоянии. Однако при повторении через два часа добавки тех же веществ проросло около половины всех спор. Следовательно, первое воздействие повышает их чувствительность и приближает споры к порогу прорастания, что позволяет бактериям оценить, действительно ли условия достаточно хороши.
Измерения мембранного потенциала спор показали, как сенная палочка способна регистрировать и хранить информацию. Когда бактерии переходят в состояние спор, они накапливают положительно заряженные ионы калия. Это создает электрохимический потенциал на клеточной мембране. Если споры получают импульс к прорастанию, часть ионов калия пассивно вытекает из клетки через ионные каналы, вызывая падение электрохимического потенциала на мембране.
Если импульс настолько мал, что вытекает лишь небольшая часть ионов калия, этого недостаточно, чтобы вызвать прорастание. Однако, если накапливается несколько импульсов, мембранный потенциал в конечном итоге достигает порогового значения. Небольшого импульса достаточно, чтобы клетка вышла из состояния покоя. По мнению исследователей, обработка спорами информации похожа на то, как функционируют нейроны в нашем мозге.
Команда представила математическую модель этого механизма и использовала его для объяснения поведения бактериальных спор, но ученым неясно, что именно вызывает отток ионов калия из клетки, а также, почему и как измененный мембранный потенциал вызывает возвращение клетки к жизни. Важность этой работы в том, что она предлагает альтернативные способы борьбы с потенциальной угрозой патогенных спор при изучении внеземной жизни.
