Wiecie zapewne, że płatki śniegu nie powtarzają się swoim kształtem – ale czy wiedzieliście, że można zaryzykować stwierdzenie, że nie ma dwóch identycznych bakterii? Nawet jeśli genetycznie są takie same. Nowe badania pokazują warunki, w których bakterie stają się wyróżniającymi się indywidualnościami oraz jak pomagają swojej grupie rosnąć, kiedy ich świat staje się ciężki.

Czy to jesteś człowiekiem czy bakterią – twoje środowisko determinuje w jaki sposób się rozwijasz. W szczególności należy zwrócić uwagę na dwa fundamentalne zagadnienia:
– jakie zasoby możesz przyciągnąć i zdobyć, aby przeżyć i się rozwijać?
– co możesz zrobić jeśli twoje środowisko nagle zaczyna się zmieniać?

Niedawno naukowcy stwierdzili, że liczba indywidualistów wśród bakterii rośnie w momencie kiedy staje się ograniczona ilość pokarmu. Odkrycia te są w sprzeczności do dotychczas panującego przekonania, że populacje bakterii mogą jedynie odpowiadać na warunki środowiskowe, których doświadczają, dopiero po fakcie. Wspomniani indywidualiści – co wynika z badań – są w stanie przygotować siebie na takie zmiany z dużo większym wyprzedzeniem.

***

W omawianych badaniach, naukowcy pracujący z Frankiem Schreiberem, wykazali, że pojedyncze komórki w koloniach bakterii mogą znacznie różnić się od siebie w sposobach reakcji na brak substancji odżywczych. Pomimo, że wszystkie komórki w grupie są genetycznie identyczne, sposób w jaki przyswajają pożywienie z otoczenia może powodować fakt, że komórki różnią się od siebie. Przykładowo bakteria Klebsiella oxytoca preferuje pobierać azot z amonu, ze względu iż taka czynność pochłania stosunkowo niewiele energii.

Kiedy brakuje amonu dla całej grupy, wówczas niektóre z bakterii zaczynają pobierać pożywienie poprzez wyodrębnianie go z całym pierwiastkiem azotu, pomimo, że wymaga to więcej energii. Kiedy amon skończy się całkowicie, to komórki te są przygotowane na taką ewentualność. Chociaż niektóre komórki cierpią na niedożywienie, to jako grupa jako całość może dalej rosnąć. “Pomimo, że wszystkie bakterie w grupie są genetycznie identyczne i wystawione na działanie tych samych warunków środowiskowych, to pojedyncze komórki różnią się między sobą”, mówi Schreiber.

Schreiber wraz z zespołem był w stanie ujawnić te zaskakujące różnice pomiędzy bakteriami, dopiero przy uważnym i szczegółowym ich badaniu. “Musieliśmy zmierzyć ilość przyjmowanego pożywienia przez każdą komórkę bakteryjną – nawet te, które mają rozmiar dwóch mikrometrów”, mówi Schreiber. “Zazwyczaj mikrobiolodzy badają zbiorowe właściwości milionów, a czasem nawet miliardów bakterii. Nasze prace były możliwe dzięki bliskiej współpracy z różnymi grupami badawczymi, a poprzez naszą wiedzę, doświadczenie, jak i sprzęt techniczny, byliśmy w stanie pracować z bakteriami na tak szczegółowym poziomie”.

***

Niniejsze badanie wykazuje do jakiego stopnia indywidualność – u bakterii oraz ogólnie – może być niezbędna w zmieniającym się środowisku. Różnice między osobnikami nadają grupie nowych właściwości, umożliwiając jej radzenie sobie z trudnymi warunkami panującymi w otoczeniu. “Oznacza to, że biologiczna różnorodność ma znaczenie nie tylko w zróżnicowaniu roślin czy zwierząt, ale również na poziomie osobników wewnątrz nawet najmniejszych gatunków”.

Następnym krokiem zespołu naukowego Schreibera jest zbadanie czy oparte na indywidualizmie zachowania konkretnych osobników w środowisku naturalnym są tak samo ważne dla danej grupy.

Odsuńmy na koniec klimat czysto naukowy. Artykuł nieco prowokuje, abyśmy nie bali się zachowywać własnej unikalności, kiedy nasze działania mają realny i korzystny wpływ nie tylko na nas samych, ale również najbliższą grupę i całe otoczenie. A jako rozwinięte istoty powinniśmy działać w takiej manierze nie tylko kiedy kończy się pożywienie.

Źródło: Max Planck Insititue, Nature Microbiology Grafika: Max Planck Insititue – pojedyncze komórki bakterii Klebsiella oxytoca. Cieplejszy kolory wykazują lepszą przyswajalność azotu.