Данная концепция часто именуется «циркадным ритмом». Если описывать его в самом крупном масштабе, не вдаваясь в лишние детали, это что-то вроде биологических сигналов, которые приказывают организму погрузиться в сон ближе к ночи и проснуться с наступлением утра. Присмотревшись же внимательнее, мы обнаружим тысячи крошечных «часов», отслеживающих самые разные, иногда совершенно неожиданные циклы. Это невероятно сложная система, механизмы которой обрабатывают мощный поток входящей сенсорной информации, после чего производят гормоны и другие сигнальные вещества, сообщающие о необходимости запуска тех или иных молекулярных клеточных процессов.
У человека циркадный ритм помогает поддерживать здоровый образ жизни и играет важную роль в деятельности мозга, а животные благодаря ему лучше адаптируются к условиям окружающей среды. Что-то схожее наверняка происходит и у растений – как ни крути, их существование завязано на фотосинтезе, который целиком и полностью зависит от положения Солнца на небосводе. Однако надо понимать, что работа биологических часов тех или иных организмов не сводится к банальной реакции на такой очевидный стимул как восход или заход нашей звезды. Исследования показывают, что те же растения продолжают придерживаться циркадного ритма даже если не получают солнечного света. По сути, это означает, что они способны определять время.
Продолжив эту логику, можно легко предположить, что циркадные ритмы знакомы и крошечным фотосинтезирующим цианобактериям. А от них совсем недалеко до всех тех микробов, которые обитают в почве, на человеческом теле, в холодильнике, да вообще повсюду. Почему наличие внутренних часов у этих организмов должно кого-то волновать, спросите вы? Хотя бы потому, что их невероятно много на планете. Наше зрение не способно без специальных приспособлений разглядеть даже самую крупную бактерию, однако данный факт не мешает этим организмам занимать весьма приличную долю в общем объеме биомассы Земли. По имеющимся оценкам, это около 15 процентов. Они интегрированы в подавляющее большинство биологических процессов, происходящих на планете. Поэтому знать, как функционируют бактерии, чрезвычайно важно.
Впрочем, ближе к делу. Не так давно научный коллектив, в который входили ученые из нескольких стран, опубликовал отчет об экспериментах, проводившихся над сенной палочкой. Отследив с помощью биолюминесцентного вещества активность определенных генов, исследователи установили, что уровень их экспрессии повышался и понижался, вписываясь в 24-часовой цикл. Сенная палочка действительно способна чувствовать солнечное излучение, так как обладает фоторецепторами, и теперь вот оказалось, что она изменяет экспрессию своих генов на основе данных, которые фиксирует с их помощью. Ученые также выяснили, что бактерия продолжает функционировать согласно этому циклу даже в отсутствие света – совсем как растения, о которых было сказано выше.
Этот случай стал первым, когда данный образец поведения был замечен у бактерии, не обладающей способностью к фотосинтезу. Исследователи наблюдали четкие закономерности в реакции микроба на суточные колебания температуры. Кроме того, экспрессия других генов менялась при прочих «похолоданиях» и «потеплениях» в течение более коротких циклов. Данные находки поначалу кажутся предельно оторванными от реальности и не имеющими никакой практической ценности, однако, если копнуть поглубже, становятся заметны весьма привлекательные перспективы. Если бактерии и в самом деле реагируют на циклические изменения в окружающей среде, это может повлиять на характер наших взаимоотношений с теми или иными микробами.
Вполне возможно, что антибактериальные препараты в то или иное время суток действуют гораздо более эффективно, чем в менее подходящий для этого период. Та же сенная палочка часто используется в сельском хозяйстве для защиты растений и стимуляции их роста, и понимание циклов её активности позволит применять её наиболее результативно. Вспомним также, что кишечная палочка задействована в производстве инсулина. Возможно, дальнейшие изыскания помогут добиться максимума и внутри этого процесса.
