31.07.2013 | Наука

Доказано существование сети секретных коммуникаций у бактерий

Бактерии вида Myxococcus xanthus весьма распространены в природе: стоит только зачерпнуть немного земли из верхних слоёв почвы, и почти наверняка в ней окажется кооперация этих микроорганизмов.

Исследователи знали, что они действуют как единый суперорганизм, но подробно изучить их кооперацию с помощью передовых технологий решили впервые.

Эти бактерии, обитающие в верхних слоях почвы, соединены друг с другом нитевидными мембранами из мельчайших пузырьков, обеспечивающими им полную секретность передаваемой друг другу "информации", а вернее, молекулярного груза.

Коммуникации между микроорганизмами — явление в природе не уникальное. Очень многие бактерии эволюционировали, чтобы научиться действовать сообща. Гипотеза о том, что микробы действуют по принципу "каждый за себя" в последние десятилетия сменилась теорией о кооперации бактерий с механизмом самоорганизации.

Мэнфред Ауэр (Manfred Auer) и его команда из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли в последнее время занимались изучением вида M. xanthus и назвали их самым сплочённым суперорганизмом из всех изученных человеком. По словам учёных, эти бактерии ведут себя как стая волков.

Для исследования представителей вида M. xanthus Ауэр и его коллеги использовали новейшую технологию 3D-микроскопии. Предметом их изучения в первую очередь были коммуникационные мембраны, соединяющие бактерии.

Многие биологи скептически относились к идее о физической "сети коммуникаций" и говорили, что это просто побочный эффект, проявившийся при подготовке образцов к исследованию. Однако 3D-микроскопия и технологии визуализации показали, что соединительные мембраны действительно существуют.

"Люди ошибались. Мембраны не являются контаминацией, занесённой извне", — считает Ауэр.

В отличие от человеческих нервов бактериальные коммуникации не нуждаются в том, чтобы клетки имели физический контакт друг с другом. Многие виды этих организмов выпускают химические вещества в окружающую среду для "общения" с сотоварищами. Учёные говорят, что этот способ небезопасен − это всё равно, что публиковать военные тайны в "Твиттере". Посторонние могут уловить сигнал и предпринять защитные меры.

Чтобы обеспечить большую секретность связи бактерий внутри одного суперорганизма, M. xanthus передают химические сигналы по "проводам" из тончайшей клеточной мембраны. В зависимости от функции передаваемых химических веществ эти сигналы могут сработать либо как мина, либо как послание в бутылке. Биологи наблюдали за этими сложными процессами через мощные микроскопы и пришли к выводу, что они очень похожи на коммуникации белковых нанопроводов, но не смогли доказать существование сети мембран.

Именно Ауэру и его команде удалось выявить коммуникационную сеть мембран, связывающую бактерии в один суперорганизм. Он объяснил, что вид M. xanthus (а возможно, и некоторые другие виды) передвигаются единой "паутиной", очень слаженно и постоянно находясь в контакте друг с другом.

Тем не менее, какова конкретная цель работы такой сети, пока непонятно. Коллеги Ауэра, не принимавшие участия в исследовании, настаивают на выяснении этого вопроса, также как и на изучении происхождения сложной биологической коммуникационной сети.

Если похожая структура обнаружится и у других видов, что вполне вероятно, то можно будет понять, как бороться против мощных бактериальных биоплёнок, устойчивых к антибиотикам. "Я считаю, что в таком случае несложно будет вывести формулу лекарства, которое будет бить прямо по сети коммуникации болезнетворных бактерий", — говорит Ауэр.

О своём открытии он и его коллеги подробно рассказали в статье, опубликованной в журнале Environmental Microbiology.

По публикациям UkrNet