Starzenie się bakterii - Bacterial senescence
Bakteryjne starzenie lub starzenie bakterii odnosi się do stopniowego zmniejszenia komórkowej funkcji w poszczególnych bakterii ponieważ zwiększenie wieku. Wskaźniki starzenia się obejmują spowolnienie tempa podziału i wzrost prawdopodobieństwa śmierci.
Uważa się, że podstawową przyczyną starzenia się bakterii jest nagromadzenie szkodliwych składników (czynników starzenia). Asymetrycznie dzielące się bakterie, takie jak Caulobacter crescentus , wykazują oznaki starzenia replikacyjnego. Wyniki dla symetrycznie dzielących się bakterii są bardziej zróżnicowane. Na przykład Escherichia coli w pewnych warunkach doświadczalnych może wykazywać oznaki starzenia replikacyjnego spowodowane subtelnymi asymetriami w jego podziale.
Czynniki przyczyniające się do starzenia
Czynniki starzenia można zdefiniować jako nieodwracalne uszkodzenia składników komórkowych, które ostatecznie przyczyniają się do obniżenia sprawności osobnika je noszącego. Przypuszczalne czynniki starzenia obejmują uszkodzone nici DNA, stary materiał na powierzchni komórek oraz nieprawidłowo sfałdowane lub zagregowane białko. Bieguny komórkowe replikujących się E. coli są często używane jako zastępstwo dla czynników starzenia, ponieważ każda bakteria dziedziczy stary biegun komórki (biegun matki) i nowo zsyntetyzowany nowy biegun komórki. Ostatnio wykazano, że ciała inkluzyjne, masy zagregowanych uszkodzonych lub nieprawidłowo sfałdowanych białek przyczyniają się do starzenia się organizmów komórkowych.
Uważa się, że starzenie się organizmów jednokomórkowych powstaje w wyniku asymetrycznego podziału czynników starzenia między komórki potomne. Od dawna argumentowano, że na gruncie teoretycznym preferencyjna segregacja uszkodzeń w organizmach jednokomórkowych przyczyniłaby się do dostosowania całej populacji. Jednokomórkowy organizm eukariotyczny, Saccharomyces cerevisiae , zachowuje szkodliwe czynniki starzenia w komórce macierzystej, co prowadzi do odmłodzenia córki.
Starzenie się w asymetrycznie dzielących się bakteriach
Dobrze znanym przykładem starzenia się bakterii jest Caulobacter crescentus . Ta bakteria zaczyna swoje życie jako ruchliwa komórka roju. Po znalezieniu odpowiedniego substratu komórka roju różnicuje się w nieruchomą komórkę szypułkową. Podszyta komórka staje się następnie aktywna reprodukcyjnie i daje początek nowym komórkom roju. Wykazano, że liczba potomstwa wytwarzanego na godzinę przez poszczególne komórki roju zmniejsza się wraz z wiekiem. Był to pierwszy dowód starzenia się bakterii.
Starzenie się w symetrycznie dzielących się bakteriach
Uważa się, że organizmy, które rozmnażają się poprzez podział symetryczny, takie jak E. coli , są nieśmiertelne. Jednak śledząc dziedziczenie zarówno nowego, jak i starego bieguna komórkowego, znaleziono dowody na starzenie się E. coli . Wykazano, że komórka, która kolejno odziedziczyła stary biegun komórki, wykazuje znacznie zmniejszone tempo wzrostu. Spadek tempa wzrostu w Stewart et al. wydaje się być co najmniej częściowo przypisywana preferencyjnej lokalizacji ciałek inkluzyjnych w pobliżu starej ściany komórkowej. Uważa się, że ta lokalizacja jest biernym wynikiem powolnej dyfuzji dużego agregatu i wykluczenia agregatu przez nukleoid. Podobny mechanizm starzenia stwierdzono u Schizosaccharomyces pombe , które dzielą się poprzez symetryczne rozszczepienie binarne.
Jednak pierwotne odkrycia dotyczące starzenia się E. coli zostały częściowo obalone przez nowsze badania oparte na mikroprzepływach, w których poszczególne E. coli wykazywały stałe tempo wzrostu dla setek kolejnych podziałów komórkowych, chociaż śmiertelność wzrastała w każdym podziale komórkowym. Ta rozbieżność może wynikać z różnych metod hodowli stosowanych w tych dwóch badaniach, tj. wzrostu na podkładkach agarowych w porównaniu z urządzeniem mikroprzepływowym.