Kas yra bakterijų homeostazė?

Homeostazė reiškia savireguliacijos procesus, kuriuos gyvi organizmai naudoja palaikydami savo vidinį stabilumą, taip garantuodami jų išlikimą. Bakterijos taip pat gali savarankiškai reguliuotis, prisitaikydamos prie nuolat besikeičiančių juos supančių aplinkos sąlygų. Pagrindiniai homeostatiniai procesai, garantuojantys bakterijų išlikimą, yra geležies ir metalo homeostazė, pH homeostazė ir membranų lipidų homeostazė.

Geležis yra gyvybiškai svarbi daugumai bakterijų, tačiau didelis kiekis gali būti toksiškas. Bakterijos gali pasiekti geležies homeostazę net ir aplinkoje, kurioje yra nedidelis šio elemento kiekis. Esant tokiai situacijai, kai kurios bakterijos naudoja specializuotus baltymus, kurie maksimaliai padidina geležies absorbciją. Žmogaus kraujyje gyvenančios patogeninės bakterijos gali palaikyti geležies homeostazę naudodamos šeimininko hemoglobiną ar kitus geležies kompleksus. Bakterijos taip pat turi baltymų, tokių kaip feritinas, kuriuos jie naudojo saugodami geležį kaip tarpląstelinį rezervą. Būdami aplinkoje, kurioje yra toksiškas geležies kiekis, bakterijos naudoja geležies detoksikacijos baltymus (Dps), kurie apsaugo jų chromosomas nuo pažeidimų.

Be geležies, bakterijos gali pajusti kitų elementų, tokių kaip švinas, kadmis ir gyvsidabris, išorinį lygį. Metalo jutikliai yra sudėtingi baltymai, randami kai kuriose bakterijose, kurie gali nujausti ir reguliuoti nuodingų sunkiųjų metalų ir naudingų metalų jonų vidinį lygį. Žmogaus sukėlėjas Mycobacterium tuberculosis ir dirvožemyje gyvenanti Streptomyces coelicolor turi daugiau nei dešimt metalinių jutiklių.

Medžiagos rūgštingumo lygis matuojamas pagal jos pH. Nors daugumai bakterijų rūšių reikalingas išorinis pH lygis yra beveik neutralus arba 7, bakterijos, vadinamos ekstremofilais, gali gyventi aplinkoje, kurios pH vertė yra žemesnė nei 3, rūgštinė arba didesnė nei 11, arba šarmo. Bakterijos turi išorinių pH pokyčių jutimo mechanizmus. Daugelio bakterijų sudėtinga pH homeostazė leidžia toleruoti išorinius pH dydžius, kurie skiriasi nuo jų vidinio rūgštingumo lygio.

Bakterijų membranoje yra įvairių tipų baltymai ir lipidai. Bakterijos gali koreguoti savo membranų lipidų sudėtį, taip pakeisdamos jų pralaidumą. Bakterijų gebėjimas kontroliuoti savo membranų lipidų struktūrą yra vadinamas membranų lipidų homeostaze ir leidžia joms išgyventi įvairiose aplinkose.