Cele nauczania
- Zbadaj oligotrofy i ich adaptację do środowisk ubogich w składniki odżywcze
Oligotrof to organizm, który rozwija się w środowisku, które oferuje bardzo niski poziom składników odżywczych. Można je przeciwstawić kopiotrofom, które preferują środowiska bogate w składniki odżywcze. Oligotrofy charakteryzują się powolnym wzrostem, niskim tempem metabolizmu i ogólnie niską gęstością populacji. Środowiska oligotroficzne obejmują głębokie osady oceaniczne, jaskinie, lód lodowcowy i polarny, głębokie gleby podpowierzchniowe, warstwy wodonośne, wody oceaniczne i gleby wyługowane. O ekosystemie lub środowisku mówi się, że jest oligotroficzne, jeśli oferuje niewiele do podtrzymania życia. Termin ten jest powszechnie używany do opisu środowisk wody, lodu, powietrza, skał lub gleby o bardzo niskim poziomie składników odżywczych. Środowiska oligotroficzne są szczególnie interesujące ze względu na alternatywne źródła energii i strategie przetrwania, na których mogłoby polegać życie. Przykładem bakterii oligotroficznej jest Caulobacter crescentus.
Caulobacter crescentus jest Gram-ujemną, oligotroficzną bakterią szeroko rozpowszechnioną w słodkowodnych jeziorach i strumieniach. Obwody kontrolne, które kierują progresją cyklu komórkowego Caulobacter, obejmują całą komórkę działającą jako zintegrowany system. Obwody kontrolne monitoruj± ¶rodowisko i stan wewnętrzny komórki, wł±czaj±c w to topologię komórki, jak również aktywację podsystemów cyklu komórkowego i asymetryczny podział komórki Caulobacter crescentus. Białka systemu kontroli cyklu komórkowego Caulobacter i jego wewnętrzna organizacja s± współkonserwowane przez wiele gatunków alfaproteobakterii, ale istniej± duże różnice w funkcjonowaniu aparatu regulacyjnego i jego peryferyjnej ł±czno¶ci z innymi podsystemami komórkowymi pomiędzy poszczególnymi gatunkami. System kontroli cyklu komórkowego Caulobacter został doskonale zoptymalizowany przez dobór ewolucyjny jako całościowy system dla solidnego działania w obliczu wewnętrznego szumu stochastycznego i niepewności środowiska.
System kontroli komórki bakteryjnej ma organizację hierarchiczną. Podsystem sygnalizacji i kontroli komunikuje się ze środowiskiem za pomocą modułów sensorycznych zlokalizowanych w dużej mierze na powierzchni komórki. Logika sieci genetycznej odpowiada na sygnały otrzymywane ze środowiska oraz z wewnętrznych czujników stanu komórki, aby dostosować komórkę do aktualnych warunków.