Bakterier er så små at du må bruke mikroskop for å se dem.
Bakterier er så små at du må bruke mikroskop for å se dem.

Kan bakterier holde styr på tiden?

Også bittesmå bakterier har døgnrytme, ifølge ny forskning.

Du har kanskje prøvd å stå opp veldig tidlig og kjent at kroppen stritter i mot.

Det var vanskelig å åpne øynene skikkelig, kanskje var du kald, ør i hodet og matlysten manglet.

Vi mennesker har døgnrytme. Når det går mot kveld starter kroppen å lage stoffet melatonin, slik at vi blir trøtte til rett tid.

Om dagen har vi mindre melatonin, og du føler deg opplagt.

- Vi kan dermed utnytte tiden med dagslys, før vi igjen blir trøtte utover kvelden når mørket faller på, sier Ingunn Westvik Jolma til ung.forskning.no.

Hun jobber ved Institutt for kjemi, biovitenskap og miljøteknologi ved Universitetet i Stavanger.

Kroppens indre klokke er med på å styre når vi blir sultne, hvor varme vi er og hvor mye vi har av forskjellige stoffer i kroppen.

Forskere har funnet ut at veldig mange dyr og kryp på jorden har døgnrytme. Vi finner det hos pattedyr, fugler, planter, insekter og sopp.

Men hva med mikroskopiske bakterier? Har de også rytmer som er styrt av døgnets tider?

Første gang

Europeiske forskere har funnet tegn på at også bakterier kan ha døgnrytme.

Fra før av var det kjent at blågrønnbakterier har det.

Blågrønnbakterier driver fotosyntese. De høster energi fra sola, slik som planter gjør. Derfor var det kanskje ikke så rart.

De fleste ugler jakter på natta og blir trøtte om dagen.
De fleste ugler jakter på natta og blir trøtte om dagen.

Men nå har forskere for første gang sett tegn på at også andre typer bakterier kan ha rytmer som følger døgnets tider.

Muggsopp må spre sporer til rett tid

Noen dyr har en døgnrytme som gjør at de er mest våkne om natten. Andre sover mange ganger i løpet av et døgn.

Men også bittesmå kryp og sopp kan ha døgnrytme.

Dette har Ingunn Westvik Jolma forsket på.

For eksempel: den tropiske muggsoppen Neurospora crassa sover ikke, men den er avhengig av å få spredd sporene sine til rett tid, forklarer Westvik Jolma.

En gang i døgnet lager den sporer – små runde celler – som kan spres med vinden og bli til nye muggsopper.

Disse sporene bør få litt sol på seg, men for mye solstråling er ikke bra for dem.

- Sporene må dermed være klare til å spres med vinden tidlig på dagen, før solen blir så sterk at den kan skade cellene, men ikke så tidlig at solen enda ikke er kommet opp, skriver Westvik Jolma på e-post.

- Soppen gjør dette ved å regulere når på døgnet ulike typer proteiner skal lages.

Planter med «tids-sans»

Døgnrytme er også lett å se hos noen planter.

- Noen planter, slik som Tamarindus og Mimosa, senker bladene om natten og det ser ut som de sover, sier Westvik Jolma.

Om dagen er bladene løftet slik at mest mulig lys kan skinne på dem.

Men hvis du setter plantene i et mørkt rom, vil de fortsette å heve og senke bladene sine etter tiden på døgnet, selv om det ikke er noe lys.

Dette viser at planten har en indre rytme.

- Etter noen dager i et helt mørkt rom, vil etter hvert planten miste «tidsfølelsen», og den rytmiske hevingen og senkningen av bladene avtar sier Westvik Jolma.

Denne planta blir slapp i bladene om natta.
Denne planta blir slapp i bladene om natta.

Lys og varme finjusterer klokka

Planten som hever og senker bladene, selv i mørket, viser noen viktige kjennetegn på døgnrytme. Forskerne sier at planten har circadiane rytmer.

- Begrepet kommer fra latin, circa betyr omtrent, og dian betyr dag, forteller Westvik Jolma.

Altså betyr ordet noe slikt som «cirka en dag».

Disser rytmene følger døgnet og vekslingen mellom dag og natt, lys og mørke.

Men det er ikke nødvendigvis slik at du klarer å holde deg våken hele natta, bare fordi lyset er på. Kroppens rytmer går sin gang.

Du kan tilpasse deg en ny døgnrytme, for eksempel å legge deg tidligere om kvelden. Men det kan ta noen dager før hele kroppen har omstilt seg.

Noen krav

Westvik Jolma forklarer at for at en et dyr eller en plante skal kunne sies å ha cirkadisk rytme, er det noen krav:

  • Rytmen fortsetter selv om dyret eller planten befinner seg i kun lys eller kun mørke.
  • Rytmen må vare omtrent 24 timer.
  • Det må være mulig å gjøre endringer i temperatur eller i miljøet uten at viktige prosesser slutter å virke.

Testen

Så tilbake til bakteriene. Oppfylte de kravene?

- Fra før visste man at noen bakterier har sykliske prosesser på rundt 20 timer, som gjør at det skjer ulike ting inne i bakterie-cellen til forskjellige tidspunkt, sier Westvik Jolma.

- Hvis man tenker seg bakteriecellen som et kjøpesenter, er det lett å se for seg at det inne i kjøpesenteret skjer ulike aktiviteter til ulike tider på døgnet.

Det som ikke var undersøkt var om rytmene kunne kalles circadiane rytmer.

Da måtte forskerne sjekke om bakteriene fortsatte på samme vis, selv om de fikk det helt mørkt eller helt lyst hele dagen. Og selv om de fikk det kaldere eller varmere eller fikk noe annet å spise.

Indre urverk

Forskerne fulgte med på to gener inne i bakteriene. Gener er oppskriften på hva som skal lages i et dyr eller en plante.

Forskerne fulgte med på genet ytvA. Det lager proteiner som bakterien trenger for å legge merke til blått lys.

Forskerne så også på et annet gen. Det bestemmer over et protein som er viktig for å lage nye celler, forklarer Westvik Jolma.

Men hvordan kan forskere følge med på når gener er i bruk?

De kan genmodifisere, endre på gener hos organismen, forklarer Westvik Jolma. Forskere kan sette inn et «lysbrytergen» foran genene man er interessert i. Dette genet er lånt fra ildfluer og kalles luciferase.

- Hvis vi tenker at genene er oppskrifter i en kokebok, blir det da som om en lyspære begynner å lyse hver gang du går inn og leser oppskriften på for eksempel pannekaker.

- Spennende

Forskerne så at genene fortsatte å være aktive og følge en rytme, selv når lyset var slått av eller miljøet endret seg.

- Funnene tyder på at bakteriene har et indre urverk som kan klassifiseres som en døgnrytme, sier Westvik Jolma.

Forskerne undersøkte bakterier som hadde gått sammen og laget biofilm. Da lever de «i flokk», og beskytter hverandre i et slimaktig lag.

- Studien tyder dermed på at det er slike bakteriesamfunn som holder styr på tiden. Akkurat hvordan dette skjer, gjenstår det for forskerne å finne ut av.

- Her åpner det seg mye spennende forskning fremover, sier Westvik Jolma.

Kilder:

Powered by Labrador CMS