Předvídavé mikroorganismy

Bakterie E. coliFoto: New York State Department of Health

Evoluce naučila bakterie i kvasinky, jak se připravit na očekávané změny ve svém životním prostředí.

Mohou se bakterie s předstihem připravit na nadcházející změny? Tým izraelských vědců vedený Jicchakem Pilpelem z university v Tel Avivu došel k závěru, že to není neřešitelný problém ani pro obyčejnou střevní bakterii Escherichia coli. Ta se v trávicím traktu svých hostitelů střetává s nejrůznějšími molekulami a využívá je jako živiny. Složení živin se neustále mění. Některé změny se dají předvídat. Například přítomnost mléčného cukru laktózy předznamenává brzké objevení cukru maltózy. Pilpelův tým zjistil, že bakterie tuto změnu "předvídá". Ve chvíli, kdy se střetne s laktózou, začne aktivovat geny, které bude potřebovat ke zpracování maltózy. Připravuje se na trávení cukru, po němž ještě není nikde ani vidu ani slechu. 

Jicchak Pilpel přirovnává reakci bakterie k podmíněným pavlovovským reflexům evolučně mnohem pokročilejších organismů. Při slavných pokusech ruského fyziologa Ivana Petroviče Pavlova vylučovali psi s předstihem sliny v očekávání potravy avizované zvukem zvonku. Když Pavlov psům s tímto reflexem zvonil bez toho, že by je následně nakrmil, vytvořený reflex opět vyhasl. Podobné "vyhasínání reflexu" pozorovali izraelští vědci i u bakterií. Pokud byla Escherichia coli kultivována v prostředí, kde se po laktóze neservíruje maltóza, přípravné akce na trávení maltózy postupem času ustaly. 

Jak ukázali izraelští věci ve studii zveřejněné v prestižním vědeckém týdeníku Science, mají své "podmíněné reflexy" i kvasinky. Například při alkoholovém kvašení dochází k typickým změnám v chemickém složení prostředí, v němž se kvasinky nacházejí. Cukrů ubývá, hladina alkoholu naopak stoupá. Záhy se začne také zvyšovat teplota. A právě toto "oteplení" jsou kvasinky s to předvídat. Adaptují se s předstihem na vzestup teplot aktivací vybraných genů záhy poté, co zaznamenají první chemické projevy úspěšně probíhajícího kvašení.