科学:深度休眠孢子可以利用储存的电化学能量来评估周围环境

来源：100医疗网原创2022-10-20 16336002

在一项新的研究中，研究人员发现孢子在身体死亡时具有评估周围环境的非凡能力。他们发现孢子使用储存的电化学能量，就像一个电容器一样，来确定条件是否适合恢复正常的功能生命。

面对饥饿和压力条件，一些细菌进入休眠状态，它们的生命过程停止。这些细菌细胞被称为孢子，进入深度休眠后，可以承受极端高温、压力，甚至外太空的恶劣环境。最后，当条件变得有利时，可能已经休眠多年的孢子可以在几分钟内醒来并重新焕发活力。

孢子通过复水和重新启动其代谢和生理功能而苏醒。但直到现在，科学家们还不知道孢子是否能在休眠期间监控自己的环境而不被唤醒。特别是，我不知道孢子如何处理模糊的环境信号，这些信号没有清楚地表明有利的条件。孢子会忽略这样的混合条件还是会注意到？

在一项新的研究中，来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经解开了这个谜。他们发现孢子在身体死亡时有一种非凡的评估周围环境的能力。他们发现孢子使用储存的电化学能量，就像一个电容器一样，来确定条件是否适合恢复正常的功能生命。相关研究成果发表在2022年10月7日的《科学》杂志上，题目是《电化学潜在使能者休眠运动整合环境信号》。

论文作者、加州大学圣地亚哥分校分子生物学教授格洛Sel说，这项新研究改变了我们对孢子的看法，孢子曾被认为是惰性物体。我们发现深度休眠的细菌细胞具有处理信息的能力。我们发现孢子可以在没有代谢活动的情况下释放其储存的电化学势能来计算其环境。

许多细菌物种形成孢子——周围有弹性保护层的部分脱水细菌细胞——作为一种生存策略，使它们能够休眠数千年。这种非凡的能力使细菌炭疽病成为一种威胁，也使医疗和食品行业面临污染风险。

s和他的同事们测试了枯草芽孢杆菌休眠孢子是否能够感知短暂的环境信号，这些信号不足以触发生命的复苏。他们发现孢子可以计算这样的小信号输入，如果输入信号的总和达到一定的阈值，它们就会决定退出休眠，恢复生物活动。

这些作者开发了一个数学模型来帮助解释这一过程，并发现孢子使用了一种称为整合-发射的机制，该机制根据钾离子的通量来评估周围的环境。他们发现，即使它短到足以触发一个有利的信号来摆脱休眠，孢子也会做出反应。孢子不是被唤醒，而是对每个小的输入信号做出反应，释放一些它们储存的钾，然后添加连续的有利信号，以确定条件是否适合退出休眠状态。这种累积信号处理策略可以揭示外部条件是否真的有利，防止孢子过早行动，进入不利条件的世界。

S el表示，孢子处理信息的方式类似于我们大脑中神经元的运作方式。在细菌和神经元中，小而短的输入信号随着时间的推移而增加，以确定是否达到了阈值。达到阈值后，孢子开始恢复，同时神经元发出一种动作电位，与其他神经元进行交流。有趣的是，孢子可以在没有任何代谢能量的情况下完成这种信号整合，而神经元是我们身体中最依赖能量的细胞之一。

这些作者认为，关于孢子的新信息重构了流行的观点，即细菌细胞处于似乎已经死亡的极端休眠状态。这一发现对于评估流星等物体上的生命和寻找生命证据的太空任务具有重要意义。

塞尔说，这项新研究提出了应对病原体孢子造成的潜在威胁的替代方法，并对期待来自外星生命的东西产生了影响。如果科学家在火星或金星上发现生命，它很可能处于休眠状态。我们现在知道，一种看似完全惰性的生命形式可能仍然有能力思考下一步。(100yiyao.com)

参考资料：

1.菊池凯拓等人。科学，2022，doi :10.1126/science . abl 7484。

2.休眠细菌是如何计算它们的复活时间的

https://phys . org/news/2022-10-亡灵-休眠-细菌-生命. html

版权声明

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享、交流。请扫描二维码下载-