На основании того, что произошло с их предками, бактерии решают собираться в рои.
Даже не имеющие мозга организмы способны помнить своё прошлое: учёные обнаружили, что у бактерий Escherichia coli формируется своего рода память о контакте с питательными веществами. Они передают эту память следующим поколениям, что может помочь им ускользать от действия антибиотиков, сообщила группа исследователей в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences USA).
«В нашем типичном представлении микробы — это одноклеточные организмы, каждый из которых занимается собственными делами», — говорит микробиолог из Дартмутского колледжа Джрдж О’Тул, изучающий бактериальные структуры, именуемые биоплёнками. На самом деле бактерии часто выживают за счёт совместной работы. Подобно тому, как медоносные пчёлы переносят свой улей, колонии бактерий часто в поисках постоянного жилища путешествуют коллективными отрядами, которые называются роями.
Эти рои лучше переносят контакт с антибиотиками из-за высокой плотности упаковки, благодаря чему они представляют особый интерес для микробиологов, таких как Соувик Баттачарья из Техасского университета в Остине. Он занимался изучением роевого поведения E. coli, когда наблюдал явление, которое он называет «странные структуры колоний», которых раньше ему видеть не доводилось. Выделив отдельные бактерии, он и его коллеги обнаружили, что клетки вели себя иначе, основываясь на прошлом опыте. Клетки бактерий в колониях, которые до этого роились, были более склонны к роению, чем те, которые этого не делали, и отпрыски следовали их примеру в течение по меньшей мере двух поколений — около двух часов.
Отредактировав геном E. coli, учёные обнаружили, что в основе этой способности лежали два гена, которые вместе контролируют захват и реруляцию железа. Клетки с низким уровнем этого важного для бактерий питательного вещества имели предрасположенность к образованию мобильных роев. «Исследователи подозревают, что эти рои могут находить новые участки с идеальным уровнем железа», — говорит Баттачарья.
«Прошлые исследования показали, что некоторые бактерии могут запоминать и передавать отпрыскам особенности своего физического окружения, такие как наличие стабильной поверхности, — говорит О’Тул, — но в этом исследовании предполагается, что бактерии также могут помнить наличие питательных веществ. Бактерии, некоторые из которых воспроизводятся несколько раз в час, пользуются этой информацией, чтобы определить долгосрочную стабильность участка и даже могут поселяться вместе в виде биоплёнок, которые обладают большим постоянством».
«Другие виды микробов вероятно тоже помнят о контакте с железом, — говорит О’Тул. — Я буду очень шокирован, если эти результаты не подтвердятся у других микробов». Он надеется, что в будущих исследованиях на клеточном уровне будет изучен механизм того, каким образом бактерии транслируют обнаружение железа на различные модели поведения.
Поскольку бактерии сложнее уничтожить, когда они образуют крупные структуры, понимание того, почему они это делают, в итоге может привести к новым подходам в лечении трудноудаляемых инфекций. «Это исследование даёт возможность для развития новых способов лечения инфекционных заболеваний, — говорит О’Тул, — что особенно важно, так как антибиотики всё менее и менее эффективно уничтожают эти микробы».
Автор — Аллисон Паршалл (Allison Parshall) — редактор-составитель новостей журнала Scientific American, часто работающая с такими темами, как биология, здоровье, технологии и физика. Окончила Институт журналистики Артура Л. Картера Нью-Йоркского университета с дипломом магистра в области репортажа на темы науки, здоровья и окружающей среды. Имеет степень бакалавра психологии Джорджтаунского университета.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам также может быть интересно: