Используя заряженные частицы внутри себя для получения энергии, а не обычную пищу, бактерии могут активно реагировать на крошечные изменения в уровнях питательных веществ, чтобы определить лучшее время для пробуждения. Открытие бросает вызов нашему пониманию не только того, как распространяется болезнь, но и того, как жизнь может выжить в экстремальных условиях здесь, на Земле, и за ее пределами.

Бактерии, как правило, довольно живучи, но одна из их ключевых тактик выживания – способность превращаться в споры, в которых они могут оставаться в обезвоженном, спящем состоянии, окруженные защитным покрытием, в течение сотен лет, выдерживая экстремальную жару, давление и даже условия космического пространства. Это не просто глубокий сон. По сути, бактерии физиологически мертвы, у них нет метаболизма.

Но каким-то образом они знают, когда наступают подходящие условия для пробуждения. Споры – это то, как такие болезни, как сибирская язва, вызываемые бактериями Bacillus anthracis, могут длительное время выживать без воды или питательных веществ – в течение нескольких минут после воздействия подходящих условий они способны восстанавливать гидратацию и перезапускать свой метаболизм, что позволяет им снова стать опасными инфекционными агентами.

Авторы нового исследования измерили, могут ли споры улавливать множественные кратковременные импульсы питательных веществ, посылаемые в окружающую среду — сигналы, которые обычно недостаточно сильны, чтобы вызвать возвращение споры к жизни. Как и предсказывалось, одного или двух таких питательных веществ было недостаточно, чтобы разбудить бактерии. Но со временем, похоже, возник кумулятивный эффект; каким-то образом бактерии каким-то образом смогли вести счет и снова включаться после определенного количества сигналов.

Команда также смогла отслеживать изменения в активности спор в ответ на эти кратковременные сигналы и показала, что бактерии используют накопленную энергию в виде ионов калия (K +). Это что-то вроде конденсатора в цепи, накапливающего энергию для последующего использования.

Используя математическую модель для объяснения происходящего, ученые показали, что каждый сигнал вызывает высвобождение ионов калия, и со временем ионов калия становятся достаточно много, что запускает пробуждение бактерий. Они назвали это моделью активации «интегрируй и запускай».