«Ответ, кажется, особенно прост: белки часов ощущают метаболическую деятельность в клетке», говорит ведущий автор Майкл Раст Института Чикагского университета Геномики и Системной биологии.«Это, вероятно, потому что cyanobacteria естественно фотосинтетические – они на самом деле ответственны за большую часть фотосинтеза в океане – и поэтому возбуждена ли клетка или не является хорошим признаком того, является ли это днем или ночью», говорит он. Для фотосинтетических бактерий каждая ночь – период голодания, и вероятно, что циркадные часы помогают им вырасти в течение дня, чтобы подготовиться к сумеркам.
Чтобы сделать их открытие, Ржавчина и его коллеги должны были отделить метаболизм от воздействия света, и они сделали это при помощи синтетического подхода биологии, чтобы сделать фотосинтетические бактерии способными к проживанию на сахаре, а не солнечном свете.«Я был удивлен, что это на самом деле работало – генетически техническим всего один сахарный транспортер, было возможно дать этим бактериям совершенно другой образ жизни, чем тот, который они имели в течение сотен миллионов лет», говорит Раст. Результаты указывают, что часы cyanobacteria могут синхронизировать к метаболизму за пределами контекста фотосинтеза. «Это предполагает, что в будущем эта система могла быть установлена у микробов нашего собственного дизайна, чтобы выполнить намеченные задачи», говорит он.
На связанной аналогии инженеры, которые развивали электрические схемы, нашли, что синхронизация каждого шага вычисления к внутренним часам сделала все больше и больше сложные задачи возможными, в конечном счете приведя к компьютерам, которые мы имеем сегодня. «Возможно, в будущем мы будем в состоянии использовать синтетические часы в спроектированных микробах похожим способом», говорит Раст.Другие исследователи показали, что молекулы, вовлеченные в циркадные часы млекопитающих, также чувствительны к метаболизму, но наш метаболизм не связан так тесно с дневным светом как cyanobacteria’s. Поэтому часы наших тел развились к также смыслу, легкому и темному.
«Это, по-видимому, почему у млекопитающих есть специализированные сети нейронов, которые получают легкий вход от сетчатки и посылают сигналы выбора времени в остальную часть тела», объясняет Раст. «Так, Для нас это – ясно смесь метаболических сигналов и воздействия света, которые важны».Бактерии, которые живут в наших кишках, однако, скорее всего сталкиваются с подобными ежедневными трудностями как с испытанными cyanobacteria, потому что мы даем им еду в течение дня, когда мы едим, но не в течение ночи. «Это – все еще нерешенный вопрос, есть ли у бактерий, которые живут в нас, способы следить за ходом времени», говорит Раст.