Dünya üzerindeki en basit yaşam formları arasında yer almalarına rağmen siyanobakteriler, maruz kaldıkları ışık miktarına bağlı olarak değişen mevsimleri tahmin edebiliyor ve buna hazırlanabiliyor.
Karmaşık organizmaların gün uzunluğunu gelecekteki çevresel koşullar için bir ipucu olarak kullanabildikleri yüzyılı aşkın bir süredir bilinmektedir — örneğin havalar soğumadan önce günler kısalır. Göç, çiçeklenme, kış uykusu ve mevsimsel üreme gibi olguların tümü, bitki ve hayvanlarda fotoperiyodizm olarak bilinen bu tür tepkiler tarafından yönlendirilir, ancak şimdiye kadar bakteri gibi basit yaşam formlarında hiç görülmemiştir.
Nashville, Tennessee'deki Vanderbilt Üniversitesi'nden Luísa Jabbur ve meslektaşları, Synechococcus elongatus siyanobakterilerini yapay olarak farklı gün uzunluklarına maruz bırakmış ve simüle edilmiş kısa günler yaşayanların buz gibi soğuklarda hayatta kalma konusunda iki ila üç kat daha iyi olduklarını, bunun da kış benzeri koşullara hazırlandıklarını gösterdiğini bulmuşlardır.
Daha kısa ve daha uzun süreleri test eden araştırmacılar, tepkinin gelişmesi için dört ila altı gün gerektiğini belirledi.
Bu organizmalar birkaç saat içinde yeni bir nesil oluşturuyor, yani hücreler gün uzunluğu bilgisini torunlarına aktarıyor olmalı. Ancak araştırmacılar bu bilginin nasıl aktarıldığını henüz anlamış değil.
Fotosentez yoluyla güneş ışığından enerji yakalayan siyanobakteriler 2 milyar yıldan fazla bir süredir var ve Dünya'nın hemen her yerinde bulunuyor.
"Siyanobakteri kadar eski ve basit bir organizmanın fotoperiyodik tepkilere sahip olabilmesi, bunun hayal edebileceğimizden çok daha önce evrimleşmiş bir olgu olduğunu gösteriyor" diyor şu anda Norwich, İngiltere'deki John Innes Merkezi'nde çalışan Jabbur.
Ekip ayrıca değişen gün uzunluğuna yanıt olarak gen ifadesi kalıplarının nasıl değiştiğine de baktı. Elde ettikleri sonuçlar, fotoperiyodizmin muhtemelen parlak ışık ve aşırı sıcaklıklar gibi akut streslerle mücadele etmek için mevcut mekanizmaları birlikte kullanarak evrimleştiğini gösteriyor.
Vanderbilt Üniversitesi'nden ekip üyesi Carl Johnson, bu bulguların gece-gündüz döngülerini düzenleyen biyolojik saatler olan sirkadiyen ritimlerin evrimi üzerinde de etkileri olduğunu söylüyor.
"Sanırım her zaman günlük saatlerin organizmalar gündüz/gece uzunluğunu ölçmeden ve böylece değişen mevsimleri tahmin etmeden önce evrimleştiğini varsaydık" diyor. "Ancak fotoperiyodizmin bu kadar eski ve basit organizmalarda evrimleşmiş olması ve gen ifadesi sonuçlarımızın muhtemelen Dünya'daki yaşamın çok erken dönemlerinde evrimleşen stres tepki yollarını içermesi, fotoperiyodizmin sirkadiyen saatlerden önce evrimleşmiş olabileceğini düşündürüyor" diyor Johnson.