Все слышали, что если хочется сладкого, то это скорее всего дрожжи в организме хотят сахара. А теперь представьте, что микробы контролируют не только то, что вы хотите, но и вас. Например, заставляют открывать и закрывать рот. Чушь собачья, дешевая фантастика, скажете вы. Реалистичная правда, возражу я. На нашей планете живет по крайне мере одно существо, рот которого контролируют бактерии. Об этом я узнала на конференции в Чили. К сожалению, побывать в Чили мне не удалось, конференция была в онлайне. Черт бы побрал современные технологии! Само исследование было опубликовано в декабре прошлого года.
Так что же это за марионетка микробов? Гидра! Первые животные с нервной системой. Очень простой системой, но все же. У них всего два типа нервных клеток и два типа кожных клеток: эктодерма и эндодерма (клетки эпителия). На эктодерме расположен особый слизеподобный слой, именуемый гликокаликсом, но мы будем звать его слизистой. Так вот, бактерии заселяют слизистую и контактирубт с эктодермальными чувствующими клетками. Они также защищают гидру от грибковых инфекций.
Кое-что известно о влиянии микробиоты (сборища микроорганизмов) на более сложные организмы, например кишечная микробиота может влиять на агрессию, страх, мотивацию, голод и эмоциональное поведение. А мышиные кишечные микробы производят специальные пептиды (заготовки белков), которые влияют на ту часть мозга мыши, что отвечает за пищевое поведение. Но микробы вырабатывают тысячи нейрохимических веществ, поэтому определить, что на что влияет, трудно.
Чтобы изучить механизмы влияния микробов на животных, гидры подходят лучше всего. Они самые примитивные с точки зрения строения нервной системы, и их микробиота не очень многочисленна. У полипов, то есть гидр, которые стали вести оседлый образ жизни, курвибактерия (Curvibacter) составляет около 70 % бактериальной микробиоты. Но на гидре живут и несколько других бактерий, например Undibacterium и Duganella.
Предыдущие работы показали, что в пищевом поведении гидры участвуют нейроны, расположенные в области головы. Именно они заставляют ротовое отверстие открываться и закрываться. Рот открылся, впустил еду, закрылся, все переварил, и гидра выплевывает отходы, заднего прохода у нее нет. Естественно, что на открытие и закрытие рта гидры влияет состояние сытости. Если гидра славно откушала, она открывать рот лишний раз не будет. Но оказалось, что не только сытость или голод влияют на частоту открывания рта. Микробы на слизистой находятся в прямом контакте с эктодермальными нервными клетками.
Ученые узрели что если лишить гидру всех ее микробов, то продолжительность открывания рта значительно сокращается. А если заселить гидру только одним видом бактерий - курвибактерией, то гидра также демонстрирует серьезные неполадки с открыванием рта: время открывания рта сокращается практически до нуля. Eсли главный симбионт хозяина будет единственным жителем, то он навредит гидре, а не поможет. Это очень удивило ученых.
Тогда к гидре подселили других бактерий. И, о чудо, Undibacterium и Duganella восстановили нормальное время открывания рта. Так в чем же дело? А дело в глутамате. Курвибактерия вырабатывает глутамат, а другие бактерии его поедают. Если этих бактерий нет, то глутамат накапливается, а избыточный глутамат реагирует с нервными клетками в слизистой, и рот не открывается!
Фото 3 - Курвибактерии помечены светящейся краской и светятся внутри гидры.
Источники:
Wein, Tanita, et al. "Carrying capacity and colonization dynamics of Curvibacter in the Hydra host habitat." Frontiers in microbiology 9 (2018): 443.
Giez, Christoph, et al. "Multiple neuronal populations control the eating behavior in Hydra and are responsive to microbial signals." Current Biology 33.24 (2023): 5288-5303.
Автор: Дикарева