Muchos de los procesos del cuerpo siguen un ritmo diario natural o el llamado reloj circadiano, por lo que hay ciertos momentos del día en que una persona está más alerta, cuando el corazón es más eficiente y cuando el cuerpo prefiere dormir. Incluso las bacteriastener un reloj circadiano, y en un 10 de diciembre Informes de celda estudio, los investigadores diseñaron microbios sintéticos para aprender qué impulsa este reloj y cómo podría manipularse.
"La respuesta parece ser especialmente simple: las proteínas del reloj detectan la actividad metabólica en la célula", dice el autor principal Michael Rust, del Instituto de Genómica y Biología de Sistemas de la Universidad de Chicago.
"Esto probablemente se deba a que las cianobacterias son naturalmente fotosintéticas, en realidad son responsables de una gran fracción de la fotosíntesis en el océano, y si la célula está energizada o no es una buena indicación de si es de día o de noche,"dice. Para las bacterias fotosintéticas, todas las noches es un período de inanición, y es probable que el reloj circadiano les ayude a crecer durante el día para prepararse para el anochecer".
Para hacer su descubrimiento, Rust y sus colegas tuvieron que separar el metabolismo de la exposición a la luz, y lo hicieron mediante un enfoque de biología sintética para hacer que las bacterias fotosintéticas sean capaces de vivir del azúcar en lugar de la luz solar.
"Me sorprendió que esto realmente funcionó: al diseñar genéticamente solo un transportador de azúcar, fue posible darle a estas bacterias un estilo de vida completamente diferente al que han tenido durante cientos de millones de años", dice Rust. Los hallazgosindican que el reloj de las cianobacterias puede sincronizarse con el metabolismo fuera del contexto de la fotosíntesis. "Esto sugiere que en el futuro este sistema podría instalarse en microbios de nuestro propio diseño para llevar a cabo tareas programadas", dice.
En una analogía relacionada, los ingenieros que desarrollaron circuitos eléctricos descubrieron que sincronizar cada paso de un cálculo con un reloj interno hacía posibles tareas cada vez más complicadas, lo que en última instancia conducía a las computadoras que tenemos hoy ". Quizás en el futuro podamosuse relojes sintéticos en microbios diseñados de manera similar ", dice Rust.
Otros investigadores han demostrado que las moléculas involucradas en el reloj circadiano de los mamíferos también son sensibles al metabolismo, pero nuestro metabolismo no está tan ligado a la luz del día como las cianobacterias. Por lo tanto, los relojes de nuestros cuerpos evolucionaron para detectar también la luz y la oscuridad.
"Esta es probablemente la razón por la cual, en los mamíferos, existen redes especializadas de neuronas que reciben la entrada de luz de la retina y envían señales de sincronización al resto del cuerpo", explica Rust. "Entonces, para nosotros es claramente una mezcla de metabolismoseñales y exposición a la luz que son importantes "
Sin embargo, las bacterias que viven dentro de nuestras tripas probablemente enfrentan desafíos diarios similares a los que experimentan las cianobacterias porque les damos comida durante el día cuando comemos, pero no durante la noche ". Todavía es una pregunta abierta si la bacteriaque viven dentro de nosotros tienen formas de hacer un seguimiento del tiempo ", dice Rust.
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