Tanulási célok
- Vizsgáljuk meg az oligotrófokot és a tápanyagszegény környezethez való alkalmazkodásukat
Az oligotrófok olyan szervezetek, amelyek nagyon alacsony tápanyagtartalmú környezetben élnek. Szembeállíthatók a kopiotrófokkal, amelyek a tápanyagban gazdag környezetet részesítik előnyben. Az oligotrófokat lassú növekedés, alacsony anyagcsereráta és általában alacsony populációs sűrűség jellemzi. Az oligotróf környezetek közé tartoznak a mély óceáni üledékek, barlangok, gleccser- és sarki jég, mély felszín alatti talaj, víztartó rétegek, óceáni vizek és kilúgozott talajok. Egy ökoszisztémát vagy környezetet oligotrófnak nevezünk, ha az élet fenntartásához kevés lehetőséget nyújt. A kifejezést általában olyan víz-, jég-, levegő-, kőzet- vagy talajkörnyezetek leírására használják, amelyekben nagyon alacsony a tápanyagszint. Az oligotróf környezetek különösen érdekesek az alternatív energiaforrások és túlélési stratégiák szempontjából, amelyekre az élet támaszkodhat. Az oligotróf baktériumra példa a Caulobacter crescentus.
A Caulobacter crescentus egy Gram-negatív, oligotróf baktérium, amely széles körben elterjedt az édesvízi tavakban és patakokban. A Caulobacter sejtciklusának előrehaladását irányító és ütemező szabályozó áramkör az egész sejt integrált rendszerként való működését foglalja magában. A szabályozó áramkör figyeli a környezetet és a sejt belső állapotát, beleértve a sejttopológiát is, miközben a sejtciklus alrendszereinek aktiválását és a Caulobacter crescentus aszimmetrikus sejtosztódását irányítja. A Caulobacter sejtciklus-szabályozó rendszer fehérjéi és belső szerveződése számos alfaproteobaktériumfajban együttesen konzerválódnak, de a szabályozó apparátus funkcionalitásában és más sejtalrendszerekkel való perifériás kapcsolódásában fajonként nagy különbségek vannak. A Caulobacter sejtciklus-szabályozó rendszerét az evolúciós szelekció kiválóan optimalizálta, mint teljes rendszert a belső sztochasztikus zajjal és a környezeti bizonytalansággal szembeni robusztus működésre.
A baktériumsejt szabályozó rendszere hierarchikus szerveződésű. A jelátviteli és a vezérlő alrendszer nagyrészt a sejtfelszínen elhelyezkedő érzékelő modulok segítségével kapcsolódik a környezethez. A genetikai hálózati logika a környezetből és a sejt belső állapotérzékelőktől kapott jelekre reagál, hogy a sejtet az aktuális körülményekhez igazítsa.