Mnoho bakterií – včetně nebezpečných patogenů – může radikálně změnit svůj metabolismus a přepnout se do klidového stavu, který jim umožňuje přežít období, ve kterých není možný žádný růst. K takové dormanci dochází například tehdy, když mikrobi nemají dostatek potravy. Mezinárodní výzkumníci spolupracující s profesorem Karlem Forchhammerem a Alexandrem Klotzem z Mezifakultního institutu mikrobiologie a infekční medicíny na univerzitě v Tübingenu se stali prvními, kdo analyzovali proces probouzení sinic. Zjistili, že proces obnovy buněk se řídil přísným genetickým harmonogramem. Výsledky jejich studie byly zveřejněny v posledním čísle časopisu Current Biology. Zjištění poskytují vhled do dříve neznámé strategie přežití bakterií a umožňují výzkumníkům vyvodit klíčové závěry o procesech stárnutí buněk.
Modrozelené fotosyntetizující sinice patří k nejstarší skupině bakterií; jejich stopy sahají více než tři miliardy let do minulosti. Jejich činností se do atmosféry uvolnil kyslík a umožnil život na Zemi v jeho současných podobách. Sinice nadále hrají důležitou roli v cyklech životního prostředí. Když chybí dusík jako hlavní živina, mnoho sinic přestane růst a přejde do klidového stavu. Rozkládají svůj fotosyntetický aparát a ztrácejí barvu. Tímto způsobem mohou přežít dlouhá období bez živin. Přesto, když jsou vystaveny dostupnému přívodu dusíku, vrátí se do normálního života do 48 hodin. "Buňky se zdají být mrtvé. Jejich životní funkce se z ničeho nic znovu objeví," říká Karl Forchhammer. Až donedávna bylo málo známo, co se stalo, aby způsobilo toto zjevné vzkříšení bakteriálních buněk.
"V našich experimentech začal program obnovy buněk téměř v okamžiku, kdy jsme přidali dusičnany," říká Forchhammer. "Proces je vysoce organizovaný." V první fázi bakterie potlačily veškerou zbývající aktivitu fotosyntézy a místo toho využily své zásoby, aby rychle získaly energii. Buněčné procesy byly zapnuty podle přísného harmonogramu krok za krokem. Jako první byla aktivována produkce mechanismů syntézy bílkovin spolu s příjmem a zpracováním dusíku. "Až o dvanáct až 16 hodin později začala fotosyntéza; plné kapacity bylo dosaženo po 48 hodinách. Poté buňky začaly růst a znovu se dělit," říká Alexander Klotz, doktorand ve výzkumné skupině Molecular Principles of Bacterial Survival Strategies., v jejímž čele stojí profesor Forchhammer. Pozorování vědců naznačují, že důležité spínače v procesu probuzení se nacházejí v úsecích nekódované RNA. Jsou to kopie DNA, které nejsou přeloženy do proteinů; mají regulační funkce.
„Tento geneticky kódovaný program dormance a oživení umožňuje sinicím kolonizovat prostředí, ve kterých je dodávka dusíku nestálá,“říká Forchhammer. "Je to jeden ze způsobů, jak mohou přežít environmentální stres, a byli tak schopni přežít více než tři miliardy let evoluce." Fenomén dormance se také vyskytuje u mnoha dalších bakterií, zejména těch, které kolonizují prostředí, která čelí častému nedostatku živin. "Mohli jste vidět spící fázi jako druh semenné banky, rezervoár buněk, které se mohou rychle množit, jakmile se podmínky prostředí stanou příznivými," říkají vědci. "Takto se například patogeny oživují z dormance a spouští infekce." Závěry této studie odhalily princip, který je platný pro mnoho typů bakterií, tvrdí Forchhammer."Pomůže nám to lépe kontrolovat šíření nebezpečných bakterií," říká.
