Проникнуть в рот, протянуться нитью сквозь клетки кишки и распасться внутри них на микробусинки – этот причудливый способ размножения, никогда прежде не наблюдавшийся в природе, продемонстрировала новооткрытая бактерия Bordetella atropi. Назвали ее в честь Атропос – старшей из трех мойр (богинь судьбы в древнегреческой мифологии), которая перерезает нить жизни.
Типичная бактерия, мнящая себя внутриклеточной заразой, для распространения выбирается наружу из клетки, в которой размножилась, и ищет себе новую, здоровую. Но встречаются и уникальные способы перехода из клетки в клетку, завязанные на манипуляциях с хозяйским актином – белком скелетных микрофиламентов. Актиновые микрофиламенты проталкивают бактерию в клеточную мембрану, прямо на границу с соседней клеткой, как в случае Listeria monocytogenes (возбудителя листериоза) и Shigella flexneri (возбудителя бактериальной дизентерии), либо формируют тоненький вырост цитоплазмы, через который бактерия попадает в клетку-соседку, как это делает Ehrlichia chaffeensis (возбудитель моноцитарного эрлихиоза).
Однако хитрюшка Bordetella atropi придумала кое-что новенькое.
Размножается она в почвенных нематодах Oscheius tipulae, участвующих в разложении растительности (для данного исследования червячков наковыряли в гниющих яблоках). Наружу бактерии выходят из червя при испражнении, а внутрь другого червя попадают перорально. Оказавшись в кишечном эпителии червяка, бактерия и сама себя вдруг воображает червяком: в течение полутора суток из бусинковидной коккобациллы она вытягивается в нить, последовательно пронизывая эпителиальные клетки кишечника, и в конце концов осваивает одновременно от 3 до 8 клеток хозяина! После этого она может разделиться на множество коккобацилл, которые затем выбираются из клеток в просвет кишки и, восторженно пища, утекают в aнyc. На судьбе нематоды все это сказывается нелучшим образом: продолжительность жизни зараженных червей в 2,5 раза ниже средней, а плодовитость – в 90 раз.
В этом удивительном репродуктивном путешествии, как выяснилось, задействованы те же самые гены и молекулы, которые позволяют другим бактериям находить условия, богатые питательными веществами, и регулируют размеры бактериальных клеток, удерживая их, в частности, от несвоевременного деления. Вот только другие бактерии в благоприятных условиях увеличиваются в размерах умеренно, а Bordetella atropi пускается в продолжительный стократный рост, подобно одноклеточному червячку.
Некоторые бактерии тоже иногда прибегают к филаментации, но делают это не в благоприятных, а в стрессовых обстоятельствах – например, в токсичной среде. Они многократно делятся в одном направлении, но не разделяются и часто даже перегородки не формируют между дочерними единицами, пока причина стресса не будет устранена, а вызванные им повреждения не будут исправлены. Из патогенных бактерий в живых культурах филаментацию наблюдали у синегнойной (Pseudomonas aeruginosa), гемофильной (Haemophilus influenzae) и чумной (Yersinia pestis) палочек – последняя после превращения в чумную ниточку даже выпятила мембрану хозяйского макрофага, едва ее не прободав.
Bordetella atropi – первая известная бактерия, практикующая филаментацию для распространения по хозяйским клеткам с целью получения доступа к дополнительным пищевым ресурсам и дальнейшей пролиферации. Насколько это явление уникально – хороший вопрос. У родственной бактерии Bordetella avium, вызывающей респираторные инфекции у индюшек, тоже однажды наблюдали филаментацию. А что насчет Bordetella pertussis, возбудителя коклюша у людей: не елозит ли и он червячком по эпителию бронхов?
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Nature Communications (Tran et al., 2022)