يُمْكِن لِلْكَائِنَات الدَّقِيقَة وَمِنْهَا البكتيريا مَعْرِفَةُ الْوَقْتِ | الكاتب المصري د. إِيهاب محمد زائد

 

الْبَشَر يمتلكونها ، وَكَذَلِك الحَيَوَانَاتِ وَالنَّبَاتَاتِ الْأُخْرَى - يَكْشِف الْبَحْثُ الْآنَ أَنَّ البكتيريا لَدَيْهَا أيضًا سَاعَات يَوْمَيْه دَاخِلِيَّة تَتَوَافَق مَع دَوْرُه الْحَيَاةِ عَلَى الْأَرْضِ لِمُدَّة 24 سَاعَة . يُجِيب الْبَحْثِ عَلَى سُؤَالٍ بِيُولُوجِي طَوِيلٌ الْأَمَد وَيُمْكِنُ أَنْ يَكُونَ لَهُ تداعيات عَلَى تَوْقِيت تَوْصِيل الدَّوَاء والتكنولوجيا الحيوية وَكَيْفِيَّة تَطوير الْحُلُولُ فِي الْوَقْتِ الْمُنَاسِب لِحِمَايَة المحاصيل . السَّاعَات البيُولُوجِيَّة أَو الإيقاعات اليَوْمِيَّة هِي أَلْيَات تَوْقِيت دَاخِلِيَّة رَائِعَة مُنْتَشِرَة فِي جَمِيعِ أَنْحَاءِ الطَّبِيعَة تَمَكَّن الكَائِنَاتِ الحَيَّةِ مِنَ التَّعَامُلَ مَعَ التغيرات الرَّئِيسِيَّة الَّتِي تَحْدُثُ مِنْ النَّهَارِ إلَى اللَّيْلِ ، حَتَّى عَبَّر الْمَوَاسِم . تُسْتَخْدَم هَذِه الإيقاعات الجزيئية الْمَوْجُودَة دَاخِلٌ الخلايا إشَارَات خَارِجِيَّة مِثْلُ ضَوْءِ النَّهَارِ وَدَرَجَة الْحَرَارَة لمزامنة السَّاعَات البيُولُوجِيَّة مَع بِيئَتِهَا . هَذَا هُوَ السَّبَبُ فِي أَنَّنَا نَشْعُر بالتأثيرات المتناقضة لِاضْطِرَاب الرحلات الجَوِّيَّة الطَّوِيلَة حَيْثُ إنَّ ساعاتنا الدَّاخِلِيَّة غَيْر متطابقة مؤقتًا قَبْل التَّوَافُق مَع الدَّوْرَة الجَديدَةَ مِنْ الضَّوْء والظلام فِي وَجْهِهِ سَفَرِنَا . أَظْهَرَت مَجْمُوعِه مُتَزَايِدَةٌ مِنْ الْأَبْحَاثِ فِي الْعِقْدَيْنِ الْمَاضِيَيْن أَهَمِّيَّة هَذِه المسرعات الجزيئية فِي الْعَمَلِيَّاتِ الأسَاسِيَّة ، عَلَى سَبِيلِ الْمِثَالِ النَّوْم وَالْوَظَائِف المعرفية لَدَى الْبَشَر ، وَتَنْظيم الْمِيَاه وَالتَّمْثِيل الضَّوْئِيّ فِي النَّبَاتَات . عَلَى الرَّغْمِ مِنْ أَنَّ البكتيريا تَمَثَّل 12٪ مِن الكُتْلَة الحيوية لِلْكَوْكَب وَهِي مُهِمَّةٌ لِلصِّحَّة والبيئة والتكنولوجيا الحيوية الصِّنَاعِيَّة ، إلَّا أَنَّهُ لَا يُعرف سِوَى الْقَلِيلِ عَنْ ساعاتها البيُولُوجِيَّة عَلَى مَدَار 24 سَاعَة . 

يُوجَد أَنْوَاعٍ مُخْتَلِفَةٍ مِنْ البكتريا كَمَا أَنَّهَا عائلات أَيْضًا . فالبكتريا مِنْهَا مَا يَنْمُو فِي الضَّوْءِ وَمِنْهَا مَا يَنْمُو فِي الظَّلَامِ وَمِنْهَا ماينمو فِي الْهَوَاءِ وَمِنْهَا مَا يَنْمُو فِي عَدَمِ وُجُودِ الأوكسجين . أَظْهَرَت الدراسات السَّابِقَةِ أَنْ بَكْتِيرِيا التَّمْثِيل الضَّوْئِيّ الَّتِي تَتَطَلَّب الضَّوْء لِتَوْلِيد الطَّاقَة لَهَا سَاعَات بِيولوجِيَّة . لَكِن البكتيريا غَيْر الضَّوْئِيَّة الَّتِي تَعِيشُ بِحُرِّيَّة ظَلَّت لُغْزًا فِي هَذَا الصَّدَد . فِي هَذِهِ الدِّرَاسَةَ الدَّوْلِيَّة ، اِكْتَشَف الْبَاحِثُون إيقاعات يَوْمَيْه تَعْمَل بِحُرِّيَّةٍ فِي بَكْتِيرِيا التُّرْبَة غَيْر الضَّوْئِيَّة بكتريا الباسليس . طِبْق الْفَرِيق تِقْنِيَّةٌ تُسَمَّى الْإِبْلَاغ عَن لوسيفيراز ، وَاَلَّتِي تَتَضَمَّن إضَافَة أَنْزِيم يُنْتِج تلألؤًا بيولوجيًا يَسْمَح للباحثين بِتَصَوُّر مَدَى نَشَاط الجين دَاخِلٌ الكاَئِنِ الحَيِّ . ركزوا عَلَى جينين : أولاً ، جِين يُسَمَّى ytvA وَاَلَّذِي يشفر مُسْتَقْبِلَات الضَّوْء الأَزْرَق وثانيًا أَنْزِيم يُسَمَّى KinC يُشَارِكُ فِي تَحْفِيز تَكْوِين الأغشية الحيوية والجراثيم فِي البكتيريا . لَاحَظُوا مستويات الجينات فِي الظَّلَامِ الدَّائِم مُقَارَنَة بدورات 12 سَاعَةٍ مِنْ الضَّوْء و 12 سَاعَةٍ مِنْ الظَّلَام . وَوَجَدُوا أَن نَمَط مستويات ytvA تَمّ تَعْدِيلُهَا وفقًا لدورة الضَّوْء والظلام ، مَعَ زِيَادَةِ المستويات أَثْنَاء الظَّلَام وَتَنَاقُص فِي الضَّوْءِ . لَا تَزَالُ هُنَاك دَوْرُه فِي الظَّلَامِ الدامس . لَاحَظ الْبَاحِثُون كَيْف اسْتَغْرَق ظُهُور نَمَط مُسْتَقِرٌّ عِدَّة أَيَّامٍ وَإِنْ النَّمَط يُمْكِن عَكْسِهِ إذَا انْعَكَسَت الظُّرُوف . هَاتَان الملاحظتان هُمَا سِمَات مُشْتَرَكَة لإيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة وَقُدْرَتِهَا عَلَى "الانجراف" إلَى الْإِشَارَات البيئية . 

أَجْرَوْا تَجَارِب مُمَاثِلُه باستخدام التغيرات اليَوْمِيَّة فِي دَرَجَاتِ الْحَرَارَة ؛ عَلَى سَبِيلِ الْمِثَالِ ، زِيَادَة طَوَّلَ أَوْ قُوَّةٍ الدَّوْرَة اليَوْمِيَّة ، وَوُجِدَ أَنَّ إيقاعات التَّعْبِير الجينات ytvA و kinC تَمّ تَعْدِيلُهَا بِطَرِيقِه تَتَوَافَق مَع إيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة ، وَلَيْسَ مُجَرَّدُ تَشْغِيل وَإِيقَاف اِسْتِجَابَةٌ لِدَرَجَة الْحَرَارَة . تَقُول الْمُؤَلَّفَة الرَّئِيسِيَّة مارثا مِيرُو ، مَنْ جَامَعَهُ لودفيج ماكسيميليان فِي ميونيخ- أَلْمانِيا : "لقد وَجَدْنَا لأَوَّلِ مَرَّةٍ إنْ البكتيريا غَيْر الضَّوْئِيَّة يُمْكِنُهَا تَحْدِيدٌ الوقت" . "إنهم يُكَيِّفُون أَعْمَالِهِم الجزيئية مَعَ الْوَقْتِ مِنْ الْيَوْمِ مِنْ خِلَالِ قِرَاءَة الدورات فِي الضَّوْءِ أَوْ فِي بِيئَةٍ دَرَجَةُ الحَرَارَةِ . " بِالْإِضَافَةِ إلَى الْأَسْئِلَة الطِّبِّيَّة والبيئية ، نَرْغَب فِي اسْتِخْدَامٌ البكتيريا كَنِظَام نَموذَجِيّ لِفَهْم أَلْيَات السَّاعَة اليَوْمِيَّة . أَن الْأَدَوَات المعملية لِهَذِه البكتيريا رَائِعَة وَيَجِبُ أَنْ تَسَمُّحٌ لَنَا بإحراز تَقَدَّم سَرِيع " . يُمْكِن اسْتِخْدَامٌ الْآثَار الْمُتَرَتِّبَةِ عَلَى هَذَا الْبَحْثِ لِمُعَالَجَة أَسْئِلَة مِثْل : هَل الْوَقْتِ مِنْ الْيَوْمِ لِلتَّعَرُّض البكتيري مُهِمٌّ للعدوى ؟ هَلْ يُمْكِنُ تَحْسِين عَمَلِيَّات التكنولوجيا الحيوية الصِّنَاعِيَّة بِأَخْذ الْوَقْتِ مِنْ الْيَوْمِ بِعَيْنِ الاعْتِبارِ ؟ وَهَل وَقْت الْعِلَاج الْمُضَادّ للبكتيريا مِنْ الْيَوْمِ مُهِمٌّ ؟ "تفتح الدِّرَاسَة الْأَبْوَاب لِلتَّحْقِيق فِي إيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة عَبَّر البكتيريا . الْآنَ بَعْدَ أَنْ أَثْبَتْنَا أَن البكتيريا يُمْكِنُهَا مَعْرِفَةُ الْوَقْتِ الَّذِي نحتاجه لاكتشاف الْعَمَلِيَّات فِي البكتيريا الَّتِي تَسَبَّبَ حُدُوثِ هَذِهِ الإيقاعات وَفُهِم لِمَاذَا يُوَفِّر وُجُود إيقَاع للبكتيريا مَيَّزَه " ، كَمَا يَقُولُ الْمُؤَلِّف الدكتور أَنْتُونِي دَوَّدَ مِنْ مَرْكَز جَوْن إينيس . 

يُضِيف البروفيسور كُوس كوفاكس ، الْمُؤَلِّف الْمُشَارِك مِن الْجَامِعَة التقنية فِي الدنمارك ، أَن " بَكْتِيرِيا الباسيليستُستخدم فِي العَدِيدِ مِنَ التطبيقات بدءًا مِنْ إِنْتاجِ منظفات الْغَسِيل إلَى حِمَايَةِ المحاصيل ، إلَى جَانِبِ اِسْتِغْلاَلُهَا مؤخرًا كبروبيوتيك لِلْإِنْسَان وَالْحَيَوَان ، وبالتالي فَإِن هَنْدَسَةٌ سَاعَة بِيولوجِيَّة فِي هَذِهِ البكتيريا ستبلغ ذِرْوَتِهَا فِي مجالات التكنولوجيا الحيوية الْمُتَنَوِّعَة . " نُشِرَت الدِّرَاسَة : تَظْهَر السَّاعَة اليَوْمِيَّة فِي بدائيات النَّوَى غَيْر الضَّوْئِيَّة وَاَلَّتِي نُشِرَت بمجلة الْعُلُوم الْمُتَقَدِّمَةِ فِي Science Advances تَمّ اِلْتِقَاط الصُّورَةِ فِي الْجُزْءِ الْعُلْوِيّ مِنْ الصَّفْحَةِ بِوَاسِطَة البروفيسور كُوس كوفاكس( (DTU وَهِيَ صُورَةُ مجهرية لخلايا بَكْتِيرِيا الباسيليس تَحْتَوِي عَلَى اِنْدِماج جِئْنِي وَتَعْبِير الجين – مُراسِل أَو المرسال ؛ كَشْف . نَشَاط المراسل الْخَاطِئ بِاللَّوْن الأَزْرَق . وَفِي الْبَحْث الْأَصْلِيّ : سَاعَة يَوْمَيْه فِي بدائيات نَوَى غَيْرَ اِصْطِناعِيَّةٌ وَفِي النُّبْذَة الْمُخْتَصَرَة لِلْبَحْث ذَكَر الْبَاحِثُون أَنَّهُ يُمْكِنُ أَنْ تُخَلَّقَ السَّاعَات اليَوْمِيَّة هيكلًا زمنيًا مُدَّتِه 24 سَاعَة ، مِمَّا يَسْمَح لِلْكَائِنَات باحتلال مَكَانَه تشكلها الزَّمَان بدلاً مِنْ الْمَكَانِ . أَنَّهَا مُنْتَشِرَة فِي جَمِيعِ أَنْحَاءِ الطَّبِيعَة ، لَكِنَّهَا تَظَل غَيْر مستكشفة بِشَكْل غَيْر مُتَوَقَّع وَغَيْر مُمَيِّزَةً فِي البكتيريا غَيْر الاصطناعية . هُنَا ، نحدد فِي بَكْتِيرِيا الباسيليسإيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة الَّتِي تَشْتَرِكُ فِي الْخَصَائِصِ الأسَاسِيَّة لِلسَّاعَات اليَوْمِيَّة : فَتْرَة التشغيل الْحُرّ ، وَالْحَبْس ، وَتَعْوِيض دَرَجَةُ الحَرَارَةِ . نوضح أَنَّ التَّعْبِيرَ الجيني فِي الباسيليس يُمْكِنُ أَنْ يتزامن فِي دورات ضَوْء أَوْ دَرَجَةٍ حَرَارَةِ لِمُدَّة 24 سَاعَة وَيَظْهَر خَصَائِص خَاصَّة بالمرحلة للحبس . عِنْدَ إطْلَاقِهِ فِي ظُرُوفِ مُظْلِمَة وَدَرَجَة حَرَارَة ثَابِتَةٌ ، يَكُون لمجموعات الأغشية الحيوية البكتيرية اهتزازات تَعْمَل بِحُرِّيَّة مُعَادَلَة لِدَرَجَة الْحَرَارَةِ مَعَ فَتْرَة تَقْتَرِبْ مِنَ 24 سَاعَة . يَفْتَح عَمِلْنَا مَجَالٌ السَّاعَات البيُولُوجِيَّة فِي بدائيات النَّوَى غَيْر الاصطناعية الَّتِي تَعِيشُ بِحُرِّيَّة ، مِمَّا يُوَفِّر إِمْكانَات كَبِيرَة للتأثير عَلَى الطِّبّ الحَيَوِيّ ، والبيئة ، وَالْعَمَلِيَّات الصِّنَاعِيَّة . 

وَقْذ ذَكَر المراجع الَّتِي قَامَ عَلَيَّ أَسَاسُهَا الْبَحْثُ فِي جزءالمقدمة تُسَاهِم السَّاعَات اليَوْمِيَّة فِي لِياقَة الكاَئِنِ الحَيِّ وبالتالي فَإِن غِيَاب إيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة الْمُمَيِّزَة فِي الْمَجْمُوعَةِ الْأُولَى مِنْ الْكَائِنَاتِ الخلوية الّتِي تَمْلَأُ الْأَرْضَ أَمَر مَلْحُوظٌ وَغَيْر مُتَوَقَّع . لتحدي هَذَا ، اخْتَرْنَا البكتيريا غَيْر الاصطناعية ، إيجَابِيَّة لصبغة الجَرَام بَكْتِيرِيا الباسيليسكنموذج تَجْرِيبِيٌّ . اخْتَرْنَا هَذَا الكاَئِنِ الحَيِّ بِسَبَب الملاحظات الظَّرْفِيَّة للإيقاعات الَّتِي تَقْتَرِبْ مِنَ 24 سَاعَة ، عَلَى الرَّغْمِ مِنْ أَنَّ هَذِهِ لَمْ يَتِمَّ إجْرَاؤُهَا فِي ظِلِّ الظُّرُوف الخاضعة للرقابة المستخدمة عَادَة لِدِرَاسَة السَّاعَات اليَوْمِيَّة . عَلَى سَبِيلِ الْمِثَالِ ، فِي الخلايا الْمُفْرَدَة مِن العصوية الرَّقِيقَة فِي جِهَازِ ميكروفلويديك ، هُنَاك تَنْشِيط نبضي للتَّعْبِيرِ عَنِ جِين المصفوفة كُلّ 24 سَاعَة تقريبًا ، مِمَّا يُشِيرُ إلَى أَنَّهُ فِي ظِلِّ ظُرُوف متجانسة ، قَدْ يَتْبَعُ التحفيز العشوائي لِتَكْوِين الأغشية الحيوية . و الأغشية الحيوية بِهَا دَوْرُه يَوْمَيْه دَاخِلِيَّة . هُنَاك تَغْيِيرَات دَوْرِيَّة (كل 20 سَاعَة تقريبًا) فِي نَشَاط محفزات مركبات الرابا و spo0F ، وَاَلَّتِي تُعْتَبَر مُهِمَّةٌ لِاِتِّخَاذ قَرَارَاتٌ مَصِير الْخَلِّيَّة بَيْن الِانْقِسَام الخلوي ونمو العصيات الرَّقِيقَة . تُشِير هَذِه النَّتَائِج إلَى أَنَّهُ قَدْ تَكُونُ هُنَاكَ تَغْيِيرَات يَوْمَيْه فِي التَّعْبِيرِ عَنْ الجينات الْمُشَارَكَةِ فِي اسْتِشْعَار التغيرات البيئية فِي العصوية الرَّقِيقَة . عِلَاوَةً عَلَى ذَلِكَ ، فَإِن بَكْتِيرِيا الباسيليس حَسَّاسَةٌ لِلضَّوْء ، وتحتوي عَلَى مُسْتَقْبِلَات ضَوْئِيَّةٌ لِلضَّوْء الأَزْرَق والأحمروالتي يُمْكِنُ أَنْ تَدْفَعَ السَّاعَة البيُولُوجِيَّة إلَى 24 سَاعَةٍ فِي الْيَوْمِ . قادتنا هَذِه التَّقَارِير معًا إلَى اِفْتِرَاض أَنَّ هَذِهِ البكتيريا Eubacterium أَيْ أَنَّهَا كَاذِبَةٌ نَحْو الضَّوْء لِأَنَّهَا تُسْتَقْبَل بَعْضُ مَنْ أشعته ، قَدْ تَدْخُلُ إلَى بِيئَتِهَا باستخدام إشَارَات الضَّوْء و / أَو دَرَجَات الْحَرَارَة مِثْل الأنْظِمَة اليَوْمِيَّة الْأُخْرَى . 

. وَقَدْ قَامَ الْبَاحِثُون بتطوير سلالات مُراسِل لوسيفيراز لِإِجْرَاء قِيَاس عَالِي الإنْتَاجِيَّة وَغَيْر باضَع لِنَشاط محفز الجينات . يَسْتَخْدِم هَذَا النَّهْجِ عَلَى نِطَاقٍ وَاسِعٌ لِدِرَاسَة إيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة فِي مَمَالِك الحَياةُ الأُخْرَى . يَفْتَقِر جِينُوم الباسيليس إلَى متماثلات لبروتينات السَّاعَة الأسَاسِيَّة (KaiA و KaiB و KaiC) الْمَوْجُودَةِ فِي البكتيريا الزَّرْقَاء . وَمَعَ ذَلِكَ ، فَإِن العَدِيدِ مِنَ البكتيريا بِمَا فِي ذَلِكَ الباسيليس تؤوي جينات تشفر نطاقات (Per-Arnt-Sim (PAS) ، وَهِي إشْكَال هَيْكَلِيَّة مَوْجُودَةٌ فِي جَمِيعِ السَّاعَاتِ اليَوْمِيَّة الْمُحَدَّدَة مِن حقيقيات النَّوَى . لَقَد تَمّ اِسْتِنْتاجٌ أَنَّ مِثْلَ هَذِهِ الجينات قَد تكوِّد البروتينات الْمُرْتَبِطَة بِالسَّاعَة البيُولُوجِيَّة . مِنْ بَيْنِ 16 جين(عامل وراثي) ترميز لمجال PAS تَمّ تُوقِعُهَا فِي الباسيليس ، اخْتَرْنَا أولاً محفز جِين ytvA لِإِنْشَاء سُلَالَة مُراسِل أَو مِرْسال مُضِيءٌ حيويًا . يشفر ytvA مُسْتَقْبِل ضَوْئِيٌّ لِلضَّوْء الأَزْرَق مَع مَجَالٌ PAS مصحوبًا بمجال PAC ، وَهُو اقْتِرَان شَائِعٌ فِي بروتينات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة وَالْحِسِّيَّة / الْإِشَارَات . يُعْتَبَر اسْتِقْبَال الضَّوْء الأَزْرَق جزءًا لَا يَتَجَزَّأُ مِنْ الأنْظِمَة اليَوْمِيَّة فِي جَمِيعِ النَّمَاذِج التَّجْرِيبِيَّة الَّتِي تَمَّ فَحْصُها حَتَّى الْآنَ . 

وَفِي النَّتَائِج لِلْبَحْث تَزَامَن مَع دورات الْإِضَاءَة أَو دَرَجَات الْحَرَارَة عَلَى مَدَار 24 سَاعَة وإيقاعات التشغيل الْحُرّ تَمّ تَحْدِيدٌ إيقاعات التشغيل الْحُرّ لِنَشاط التَّعْبِير الجيني ytvA فِي الباسيليس . تَعَرَّضَت الثَّقَافَات إلَى دورات زيتجيبر عَلَى مَدَار 24 سَاعَة . مركبات زيتجابرات هِيَ إشَارَاتٌ بيئية مُتَكَرِّرَة يُمْكِن التَّنَبُّؤ بِهَا وَاَلَّتِي تستخدمها الإيقاعات البيُولُوجِيَّة المزامنة . فِي ظُرُوفِ الاستنبات هَذِه ، يُمْكِن بَدَأ الْعَمَلِيَّات الإيقاعية الحساسة للزيتجبير أَو مزامنتها بَيْن الخلايا البكتيرية ، وبالتالي اكتشافها . حَدَّدْنَا فِي الْبِدَايَةِ مَا إذَا كَانَ الضَّوْءُ يُمْكِنُ أَنْ يَعْمَلَ بِمَثَابَة مُرَكَّبٌ زيتجابر لـ الباسيليس . تَمّ تَطْبِيق دورات الضَّوْء / الظَّلَام (LD) لِمُدَّة أَرْبَعٍ وَعِشْرِينَ سَاعَةً (12 سَاعَة L / 12 سَاعَة D) عَلَى الثَّقَافَات . زَاد التَّعْبِير الجيني PytvA : : lux خِلَال الْمَرْحَلَة الْمُظْلِمَة وَانْخَفَض خِلَال مَرْحَلَة الضَّوْء , . يَبْدُو أَنَّ هَذَا النَّمَطِ يَجْمَعُ بَيْنَ سمتين مُشْتَرَكَتَيْن لُوحِظَت فِي عَمَلِيَّة الانْجِذاب بِوَاسِطَة السَّاعَة اليَوْمِيَّة . أولاً ، الِانْعِكَاس المفاجئ لِلتَّعْبِير عِنْد مُرَكَّبٌ زيتجابر التحولات آيَة تُشْبِه التَّقْنِيع ثانيًا ، يَتِمّ اِقْتِرَاحٌ تَفَاعُلٌ اثْنَيْنِ مِنْ المذبذبات (الساعة اليَوْمِيَّة وَدَوْرُه مُرَكَّبٌ زيتجابر) لِكُلٍّ مِنْهُمَا زَخَمَة وَقُوَّتِه مِنْ خِلَالِ التَّعْبِير غَيْر الْمُنْتَظِم عَن PytvA : : lux luciferase مِنْ يَوْمِ لآخَرَ ، مَعَ ظُهُورِ نَمَط مُسْتَقِرٌّ فَقَطْ بَعْدَ عِدَّةِ أَيَّامٍ مِمَّا يُشِيرُ إلَى ذَلِكَ وَصَل المذبذب البيولوجي إلَى عِلاقَة مُسْتَقِرَّةٌ مَع دَوْرُه الـ 24 سَاعَة . حَدَث إيقَاع حُرٌّ فِي نَشَاط التَّعْبِير الجيني ytvA عِنْدَمَا تَمّ إطْلَاق الثَّقَافَات فِي ظَلَامٍ مُسْتَمِرٌّ . حَدَثٍ هَذَا فَقَطْ فِي السُّلَالَاتِ الْمَزْرُوعَة فِي وَسَطِ يَحْتَوِي عَلَى . الجلوكوز . كَانَت الْفَتْرَة المحسوبة عَلَى مَدَار 48 سَاعَةً بَعْدَ التَّحْرِير للظروف الثَّابِتَة 28 . 66 ± 1 . 77 سَاعَة . عَلَى مَدَى 5 أَيَّام ، ازْدَاد طُول الْفَتْرَة وَخِفْت بَعْدَ ذَلِكَ . فِي الْوَسَائِطِ الْخَالِيَة مِنْ الجلوكوز ، حَدَث التخميد بِسُرْعَة عِنْدَ إطْلَاقِهِ إلَى ظَلَام مُسْتَمِرٌّ ، مِمَّا يُحَوَّلُ دُونَ تَحْدِيدٍ طُول الْفَتْرَة فِي هَذِهِ الْمَرْحَلَةِ . لَقَد تَمّ التَّحَقُّقُ مِنَ صِحَّةِ النَّتَائِج الَّتِي تَوَصَّلْنَا إلَيْهَا مِنْ خِلَالِ سُلَالَة مُراسِل لوسيفيراز إضَافِيَّة تُسْتَخْدَم محفزًا مِن جِين آخَر لترميز برُوتِين مَجَالٌ PAS ، وَهُو kinC وَهَذَا الْمُرَكَّب KinC هُو (هيستيدين كيناز) يُشَارِكُ فِي تَنْظِيمٍ عَمَلِيَّات التَّمَايُز مِثْل تَطوير الأغشية الحيوية والتكوُّن إنْتَاج الِانْقِسَام الخلوي هُو نَاتِجٌ مُنَظَّمٌ عَلَى مَدَار السَّاعَةَ فِي الْأَنْوَاعِ الفطرية Neurospora crassa ، و Aspergillus . بَعْد الِاسْتِيعَابِ فِي دورات LD عَلَى مَدَار 24 سَاعَة ، يَكُون تَعْبِير هيستيدين كينازPkin C : : lux لَه إيقاعات يَوْمَيْه بِالنِّسْبَة لسلالة PytvA : : lux ، تَمَّ اكْتِشَافُ إيقاعات يَوْمَيْه فِي الثَّقَافَات الَّتِي تَحْتَوِي عَلَى الجلوكوز ، وَلَكِنْ لَيْسَ فِي تِلْكَ الَّتِي تعاني مِنْ نَقْصٍ الجلوكوز . كَان نَمَط التَّعْبِير الزمني (الطور والسعة) لِهَذَا المراسل مشابهًا لنمط PytvA : : lux هَذَا لَيْسَ غَيْرُ مُتَوَقَّع بناءً عَلَى الملاحظات المنشورة : غَلَبَة التَّعْبِير الجيني فِي البكتيريا الزَّرْقَاء فِي نِهَايَةِ اللَّيْل الذَّاتِيّ بِالنِّسْبَةِ إلَى أَوْقَاتٍ أُخْرَى مِنْ الْيَوْمِ ، عِلَاوَةً عَلَى ذَلِكَ ، التَّعْبِير المتطابق لِهَذَيْن الجينين فِي الْوَسَائِطِ الَّتِي تَحْتَوِي عَلَى مَصَادِر مُخْتَلِفَةٍ مِنْ الكَرْبُونِ يُمْكِنُ أَنْ يَقْتَرِح مسارات تنظيمية مُشْتَرَكَة . مِنْ الْمُمْكِنِ إنَّهُ كُلَّمَا تَمّ تَحْدِيدٌ الْمَزِيدَ مِنْ الجينات الْمُنَظَّمَة عَلَى مَدَار السَّاعَةَ فِي الباسيليس ، سَيَتِمّ تَحْدِيدٌ الْمَزِيدَ مِنْ مَرَاحِل التَّعْبِير . 

تَحْدُث أيضًا إيقاعات التشغيل الْحُرّ والمستدامة فِي نَشَاط التَّعْبِير الجيني لـ ytvA بَعْدَ الدُّخُولِ فِي دورات دَرَجَةُ الحَرَارَةِ (12 سَاعَةً عِنْدَ 25 . 5 دَرَجَة مِئَوِيَّة / 12 سَاعَةً عِنْدَ 28 . 5 دَرَجَة مئوية) . تَقَلُّبات دَرَجَات الْحَرَارَة اليَوْمِيَّة هِي مؤشرات مَوْثُوقَةٌ لِوَقْت النَّهَارِ فِي الطَّبِيعَةِ ، وغالبًا مَا تَكُونُ بِمَثَابَةِ مُرَكَّبٌ زيتجابرs (إشارات مُتَكَرِّرَة مِن البِيئَة الَّتِي تستخدمها الإيقاعات البيُولُوجِيَّة لمزامنتها أَو احتجازها) لِلسَّاعَة اليَوْمِيَّة . تُشِير هَذِه الحَسَاسِيَّة لِلتَّرْكِيب الغذائي إلَى أَنْ السَّاعَةَ البيُولُوجِيَّة للبكتيريا الباسيليس تَسْتَجِيب لِعَدَد لَا يُحْصَى مِنْ الظُّرُوفِ البيئية الَّتِي تَعِيشُ فِيهَا البكتيريا . يُؤَثِّر مَصْدَرٌ الكَرْبُون وتوافره أيضًا عَلَى إيقَاعِ التشغيل الْحَرِّ فِي النَّبَاتَات والفطريات . عِلَاوَةً عَلَى ذَلِكَ ، تَحَدُّد التركيبة الغِذَائِيَّة والظُّروف البيئية مِثْل الضَّوْء وَدَرَجَة الْحَرَارَة كَيْفِيَّة نُمُوّ الْعَشَائِر وَتَمْيِيزِهِم 

عِلاقَة الطُّور بَيْنَ إيقَاعِ السَّاعَة البيُولُوجِيَّة وَدَوْرُه دَرَجَةُ الحَرَارَةِ تَحَدُّد بياناتنا إيقاعات التشغيل الْحُرّ وَتَعْوِيض دَرَجَةِ حَرارَتِها . رُبَّمَا تَكُونُ السِّمَة الْمُمَيِّزَة الْأَكْثَر أَهَمِّيَّة للإيقاعات اليَوْمِيَّة ، وَهِي الِانْقِبَاض ، مُتَضَمِّنَةٌ فِي تَزَامَن الثَّقَافَات مَع دورات زيتجيبر عَلَى مَدَار 24 ، يُنظر إلَى دَوْرُه دَرَجَةُ حَرَارَةِ بِسَعَة 3 دَرَجَات مِئَوِيَّة عَلَى أَنَّهَا سَعَة مُخْتَلِفَةٌ حَسَبَ دَرَجَةٍ الحَرَارَةِ الْمُطْلَقَةَ أَوْ دَرَجَةٍ الحَرَارَةِ الْمُحِيطَة . لِذَلِك ، شَهِدَت ثقافاتنا الَّتِي تَمَّ تقييمها لتعويض دَرَجَةُ الحَرَارَةِ نِقاطٌ قُوَّة مُخْتَلِفَةٌ فِي كُلِّ مَجْمُوعِهِ مِنْ دَرَجَاتِ حَرَارَة السَّحْب . اخْتَلَفَت مَرْحَلَة التَّذَبْذُب الْأَوَّل المقاس للتلألؤ البيولوجي ، وفقًا لِمَا إذَا كَانَتْ دَرَجَةُ الحَرَارَةِ تَدورُ حَوْلَ مُتَوَسِّطٌ دَرَجَةُ حَرَارَةِ أَقَلَّ أَوْ أَعْلَى . 

استخدمنا بَعْدَ ذَلِكَ "دورات T" (دورات مغرية ذَات أَطْوَال مختلفة) لِلتَّمْيِيزِ بَيْنَ التزامن غَيْر المتزامن الْمَدْفُوع بالبيئة (الإخفاء) مِن الانْجِراف الْيَوْمِيّ . يَتِمّ تَعْرِيف "T" عَلَى أَنَّهَا مُدَّةَ دَوْرُه الِالْتِحَام بأكملها ، عَلَى سَبِيلِ الْمِثَالِ ، عَلَى الْأَرْضِ ، T حَوَالَي 24 سَاعَة . السِّمَة الْعَامَّة للإيقاعات اليَوْمِيَّة هِي الْعَلَاقَةِ بَيْنَ فَتْرَةٍ الْإِيقَاع وَفَتْرَةٌ دَوْرُه زيتغيبر . عادةً مَا يَتِمُّ إدْخَال عُنْصُرٌ مُحَدَّد مَع فَتْرَة تَشْغِيل حُرٌّ أَطْوَل فِي وَقْتِ لاَحِقٍ فِي دَوْرُه مُدَّتِهَا 24 سَاعَة مقارنةً بِالْفَرْد ذِي الْفَتْرَة الْأَقْصَر . وَيَتَرَتَّبُ عَلَى ذَلِكَ أَنَّ فردًا معينًا سَيَدْخُل إلَى مَرْحَلَةٍ لَاحِقَةٌ فِي دَوْرُه أَقْصَر ومرحلة سَابِقَةً فِي دَوْرُه أَطْوَل نَقْتَرِح أَن دَمْج الْهَيَاكِل أَلْزِمْنِيهِ فِي التطبيقات الصِّنَاعِيَّة والطبية الحيوية والزراعية للبكتيريا قَد يُوَفِّر فرصًا اِنْتِقالِيَّةٌ مُهِمَّةٌ . يَجِبُ أَنْ يحفز اكتشافنا لإيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة فِي Eubacteria رَوَى مستقبلية فِي أَلْيَات وتطور إيقاعات السَّاعَة البيُولُوجِيَّة عَبَّر الْحَيَاة . بِرَجَاء مرورك عَلِيّ الْبَحْث الْأَصْلِيّ 

(https : //www . sciencedaily . com/releases/2021/01/210108142149 . htm) 

.