Buona parte degli organismi che popolano il nostro pianeta sono soggetti a ritmi circadiani, ma per molto tempo ci sono stati dubbi che lo fossero anche i batteri. Ora un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances getta nuova luce sull’argomento. Gli scienziati hanno scoperto una specie, tra i batteri non fotosintetici, le cui dinamiche di vita sono governate anche da ritmi circadiani. Questa è una scoperta unica che fornisce un nuovo punto di partenza per ulteriori ricerche sull’argomento.
I ritmi circadiani governano la vita sulla Terra
Prima di tutto, rivediamo un po’ l’argomento. I ritmi circadiani funzionano come una sorta di orologio biologico che cronometra le cellule nelle loro funzioni. Grazie a loro abbiamo un programma per dormire e un programma per stare svegli e, quindi, controllano praticamente tutti i processi del nostro corpo. Tra questi, quelli relativi al metabolismo e alla funzione cognitiva.
Ma questo orologio non funziona solo sugli esseri umani. È stata anche osservata la sua influenza sull’attività di animali, piante e persino funghi. Tra i batteri, solo quelli che fotosintetizzano, anche perché hanno bisogno di luce per produrre energia chimica.
Batteri Bacillus subtilis esposti a cicli di luce, buio e diverse temperature
Per questo lavoro, il team ha esaminato la specie Bacillus subtilis, un batterio resistente e non fotosintetico. Comunemente presente nel suolo e nel tratto gastrointestinale di molti animali, compreso l’uomo.
Sebbene la specie non fotosintetizzi, possiede fotorecettori che la rendono sensibile alla luce. In effetti, gli studi intorno ad esso suggeriscono che la sua attività genetica e altri processi potrebbero seguire una sorta di programma a seconda delle condizioni ambientali, come altri organismi.
Interessati a verificarlo, i ricercatori hanno esposto i batteri a due ambienti: un ciclo di oscurità costante e un ciclo giornaliero alternato di 12 ore di luce e 12 ore di oscurità. Nel frattempo, hanno misurato la loro attività genetica, un processo in cui hanno evidenziato l’espressione di un gene chiamato ytvA, che codifica per un fotorecettore della luce blu.
Hanno osservato che, durante il ciclo alternato di luce e buio, l’espressione di ytvA aumenta durante la fase oscura e diminuisce durante la fase chiara. Mentre durante il ciclo di oscurità, il ciclo genico si verificava ancora, ma non seguiva la dinamica del ciclo alternato di luce e buio di 24 ore. Questo, in un certo senso, ha confermato che i batteri erano soggetti a ritmi circadiani.
Un altro esperimento consisteva nell’esposizione dei batteri a diversi cicli di temperatura come un altro modo per simulare i cambiamenti che si verificano tra il giorno e la notte. Allo stesso modo, l’espressione di ytvA è diminuita e scorreva quando le temperature variavano da 12 ore a 25,5°C a 12 ore a 28,5°C. E come con l’oscurità costante, scorreva più liberamente in assenza di cicli.
I batteri non fotosintetici vivono per cicli circadiani
“Abbiamo scoperto per la prima volta che i batteri non fotosintetici possono leggere il tempo“, spiega la cronobiologa Martha Merrow dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco. “Adattano il loro funzionamento molecolare all’ora del giorno leggendo i cicli alla luce o in un ambiente a temperatura“.
Questa è la prima volta che la scienza osserva l’influenza dei cicli circadiani nei batteri non fotosintetici. Naturalmente, la scoperta corrisponde a una sola specie, ma suggerisce che anche altri organismi simili potrebbero essere soggetti a loro. E va notato che, sebbene non possiamo vederli ad occhio nudo, i batteri rappresentano circa il 15% della vita sulla Terra.
Photo by Louis Reed on Unsplash
