מהו הומיאוסטזיס של חיידקים?

הומאוסטזיס מתייחס לתהליכי ויסות עצמי שמשמשים אורגניזמים חיים כדי לשמור על יציבותם הפנימית, ובכך להבטיח את הישרדותם. חיידקים יכולים גם לווסת את עצמם ולהתאים אותם לתנאי הסביבה המשתנים ללא הרף המקיפים אותם. התהליכים ההומאוסטטיים העיקריים המבטיחים את הישרדותם של חיידקים כוללים הומאוסטזיס ברזל ומתכת, הומאוסטזיס pH והומאוסטזיס ליפידים בקרום.

ברזל חיוני לרוב החיידקים, אך בכמויות גבוהות יכול להיות רעיל. חיידקים יכולים להשיג הומאוסטזיס ברזל גם בסביבות עם כמויות נמוכות של יסוד זה. במצב זה, ישנם חיידקים המשתמשים בחלבונים מיוחדים, אשר ממקסמים את ספיגת הברזל. חיידקים פתוגניים החיים בדם האנושי יכולים לשמור על הומאוסטזיס הברזל שלהם באמצעות המוגלובין של המארח או מתחמי ברזל אחרים. לחיידקים יש גם חלבונים, כמו פריטין, ששימשו לאחסון ברזל כשמורה תאית. כאשר הם נמצאים בסביבות עם רמות רעילות של ברזל, חיידקים משתמשים בחלבוני ניקוי הרעלים שלהם מברזל (Dps), המגנים על הכרומוזום שלהם מפני נזק.

בנוסף לברזל, חיידקים יכולים לחוש ברמות החיצוניות של יסודות אחרים, כגון עופרת, קדמיום וכספית. חיישני מתכת הם חלבונים מורכבים המצויים בחלק מהחיידקים, אשר יכולים לחוש ולווסת את הרמות הפנימיות של מתכות כבדות רעילות וגם של יונים מתכתיים מועילים. הפתוגן האנושי Mycobacterium tuberculosis והאדמה השוכנת Streptomyces coelicolor מכילים יותר מעשרה חיישני מתכת.

רמת החומציות של חומר נמדדת דרך ה- pH שלו. למרות שרוב מיני החיידקים דורשים רמות pH חיצוניות ליד ניטרלי או 7, חיידקים הנקראים אקסטרופילים יכולים לחיות בסביבות עם ערכי pH מתחת ל -3, או חומצי, או מעל 11, או אלקלי. לחיידקים יש מנגנונים לחישה של שינויים חיצוניים ב- pH. ההומאוסטזיס המורכב של ה- pH של רוב החיידקים מאפשר להם לסבול ערכי pH חיצוניים השונים לרמות החומציות הפנימיות שלהם.

קרום החיידק מכיל סוגים שונים של חלבונים ושומנים. חיידקים יכולים להתאים את הרכב השומנים של הממברנות שלהם, ובכך לשנות את החדירות שלהם. היכולת של חיידקים לשלוט על מבנה השומנים של הקרומים שלהם נקראת הומאוסטזיס של קרום השומנים ומאפשרת להם לשרוד במגוון רב של סביבות.