بسیاری از فرآیندهای بدن ما تابع ریتمی طبیعی و شبانه روزی است که در اصطلاح، ساعت درونی نامیده می‌شود. به همین دلیل است که در برخی ساعات بیداری، قلب بیشترین کارایی را دارد و در ساعاتی دیگر نیز بدن خواب را ترجیح می‌دهد.
اما این چرخه شبانه روزی به انسان محدود نمی‌شود و حتی باکتری‌های نیز از چنین چرخه‌ای برخوردارند. در مطالعه‌ای جدید، پژوهشگران توانستند نوعی جدید از باکتری تولید کنند که می‌تواند روندی بر خلاف این ساعت درونی داشته باشند. گفتنی است پروتئین ساعت زیستی می‌تواند فعالیت‌های متابولیسمی درون سلول را ارزیابی کند.
سینانوباکتری‌ها که در دریاها نیز یافت می‌شوند، به صورت طبیعی از شیوه فتوسنتز استفاده می‌کنند. به همین دلیل، انرژی سلول این باکتری در طی روز زیاد و در طی شب نیز اندک است. در واقع باکتری‌های فتوسنتزی، شب‌ها انرژی کمی داشته و روزها به جذب مواد غذایی می‌پردازند که این روند توسط چرخه شبانه روزی یا همان ساعت درونی آنها کنترل می‌شود.
اما در این میان، گروهی از پژوهشگران با استفاده از شیوه مهندسی زیستی، باکتری فتوسنتزی را تغییر دادند تا به جای اتکا به نور خروشید، به مصرف قند بپردازد.
این کار فقط با تغییر ژن انتقال دهنده قند صورت گرفت و به این ترتیب بود که روند زندگی باکتری به کلی تغییر کرد و به همان شیوه‌ای که صدها میلیون سال قبل داشت (یعنی عدم اتکا به نور خروشید و مصرف مواد قندی) بازگشت.
این یافته نشان می‌دهد که ساعت درونی سیانوباکتری‌ها می‌تواند متابولیسم درونی آن را حتی خارج از چهارچوب فتوسنتز نیز سازماندهی کند.
این یافته می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد. یکی از این کاربردها احتمالا در زمینه ساخت رایانه‌های زیستی است. در این صورت می‌توان مدارهای الکتریکی ساخت که انجام اقدامات مختلف در آن به باکتری‌هایی با ساعت‌های درونی مختلف وابسته باشد.
بررسی‌های پژوهشگران دیگر تاکنون نشان داده است که مولکول‌های موجود در ساعت زیستی پستانداران نیز به متابولیسم آنها حساس است. با این وجود متابولیسم ما همانند متابولیسم سیناباکتر آن قدرها نیز با نور روز وابسته نیست. در واقع ساعت درونی ما به گونه‌ای تکامل یافته که بتواند تاریکی و روشنایی روز را احساس کند.
شاید به همین دلیل باشد که شبکه‌های عصبی مشخصی در مغز ما برای دریافت نور روز از شبکیه و نیز ارسال سیگنال‌های زمان‌دهی به اندام‌های بدن وجود دارد. در یک کلام، ساعت درونی ما ترکیبی از متابولیسم و نیز قرارگیری در معرض نور است.
همچنین باکتری‌های موجود در سیستم گوارش نیز احتمالا سازوکاری شبیه به سیانوباکترها دارند، زیرا در طی روز غذا دریافت می‌کنند و در طی شب نیز معمولاً چیزی به آنها نمی‌رسد. با این وجود هنوز مشخص نیست که باکتری‌های درون بدن انسان چگونه زمان را حس می‌کنند.
این پژوهش به تازگی در نشریه Cell Reports منتشر شده است.
No tags for this post.