Новое исследование показало, что Escherichia coli - одноклеточная бактерия, в большом количестве присутствующая в нашем организме, — "запоминает" свой прошлый опыт на несколько часов и передает свои стратегии заражения на несколько поколений. Предполагается, что на эту форму памяти влияет, в частности, уровень внутриклеточного железа — важное открытие, которое может помочь в разработке стратегий, направленных на борьбу с устойчивостью бактерий к антибиотикам.
Что это за бактерия?
Escherichia coli (кишечная палочка) - вид бактерий, который обитает в кишечнике человека и животных. Это одноклеточный организм, который имеет форму палочки и способен к быстрому размножению. Кишечная палочка является частью нормальной микрофлоры кишечника и выполняет ряд полезных функций, таких как участие в пищеварении и поддержание иммунитета. Однако, при определенных условиях, кишечная палочка может вызывать различные заболевания, такие как кишечные инфекции, воспалительные заболевания кишечника и другие. Для предотвращения заболеваний, связанных с кишечной палочкой, необходимо соблюдать правила гигиены и следить за состоянием своего здоровья.
Характерная особенность этой бактерии — устойчивость к действию внешних факторов. Она может в течение долгого времени сохраняться в воде и земле, размножается в продуктах питания (особенно в молоке), переносит высушивание. На палочку губительно воздействуют прямые солнечные лучи (воздействие — несколько минут), раствор карболовой кислоты (1%) и температура +60 градусов (воздействие в течение 15 минут).
Escherichia coli — условно-патогенный штамм. Основным резервуаром его обитания является кишечник.
В большинстве случаев эта палочка не наносит вреда организму, но, под действием определенных факторов, непатогенная микрофлора замещается патогенной.
Норма кишечной палочки в организме составляет 107–108 КОЕ/г на 1 г фекалий. Недостаток этой бактерии приводит к дисбиозу, который проявляется в метеоризме, нарушениях стула, болях в животе.
Иногда в организм проникают патогенные микроорганизмы — кишечные и внекишечные. Они могут вызывать расстройство желудка, инфекции мочевыводящих путей, менингит.
Как они получают и хранят воспоминания?
Чтобы обеспечить максимальное выживание, бактерии должны постоянно адаптироваться к значительным колебаниям окружающей среды. Для этого они усваивают сигналы окружающей среды через процессы трансдукции, вызывая соответствующие транскрипционные реакции. Эти ответы происходят в течение нескольких минут и исчезают параллельно с сигналами. Чтобы оптимизировать время реакции, эти организмы, по-видимому, используют определенную форму запоминания.
Предыдущие исследования показали, что "бактериальная память" может влиять на индивидуальную или коллективную морфологию колоний, их взаимодействие с хозяевами и защиту от иммунных клеток или антибиотиков. Учитывая, что у бактерий нет ни нейронов, ни синапсов, этот механизм хранения памяти включает в себя в большей степени генетические и эпигенетические факторы. Кроме того, этот процесс запоминания зависит от характера стимула, в отличие от нервной системы, где один и тот же молекулярный процесс используется для запоминания реакции на все типы стимулов. "У бактерий нет мозга, но они могут собирать информацию об окружающей среде, и если они часто сталкивались с этой средой, они могут хранить эту информацию и быстро обращаться к ней впоследствии для своей пользы", — объясняет Сувик Бхаттачария (Souvik Bhattacharyya) из Техасского университета. Так, было замечено, что бактерии, прошедшие опыт "роения" (коллективной миграции и размножения в определенном районе), впоследствии могут улучшить свои показатели в том же опыте. Однако механизм, лежащий в основе этого процесса запоминания, мало изучен, а возможность наследственной передачи не рассматривалась. Исходя из этого, Бхаттачария и его коллеги из Университета штата Делавэр изучили механизм бактериальной памяти у E.coli, одной из наиболее широко изученных бактерий в биологии. Память контролируется уровнем железа E. coli - это бактерия, которая естественным образом обитает в пищеварительном тракте человека и других теплокровных животных. Хотя большинство штаммов безвредны, некоторые из них патогенны для человека и часто вызывают серьезные пищевые отравления или инфекции. Эта бактерия, особенно легко поддающаяся культивированию, является объектом многочисленных экспериментальных исследований. Новое исследование, опубликованное в журнале PNAS, посвящено наблюдению за процессом их роения. Миграция роя, обеспечиваемая наличием жгутиков, представляет собой коллективную адаптацию, направленную на расширение колонии. Если в полутвердых средах E. coli обычно роятся, то в абсолютно твердых средах они неподвижны. Для культивирования особенно подходит "мягкий" агар (т.е. агар с низким содержанием гелеобразующего вещества), который обеспечивает оптимальное количество воды и не препятствует подвижности жгутиков.
Следует отметить, что такая железоопосредованная память уже наблюдалась у планктонных клеток, но роение, по-видимому, усиливает ее в течение нескольких часов. В то время как клетки с низким содержанием железа начинали этот процесс быстрее и эффективнее, клетки с высоким содержанием железа были менее эффективны. Авторы исследования предполагают, что падение уровня железа является триггером памяти, побуждающим миграцию к сбору большего количества железа. С другой стороны, при высоком содержании железа память бактерий указывает на то, что колонизированная поверхность является хорошим местом для пребывания и формирования биопленки. Также впервые было продемонстрировано, что бактериальная память передается по наследству. Потенциал роения материнской клетки запоминается и передается через 4 поколения дочерних клеток. Хотя память естественным образом исчезает к 7-му поколению, ее можно контролировать искусственно и сохранять гораздо дольше.
Если вам понравилась данная статья или она оказалась полезной для вас поставьте пожалуйста лайк. А так же вы можете подписаться на канал https://dzen.ru/scientific_horizon