15.01.20
Почему некоторые микроорганизмы вдруг начинают атаковать собратьев своего же вида? Что такое «каннибализм у бактерий» и как использовать это явление для борьбы с инфекционными заболеваниями, ученые Сеченовского института рассказали в статье в журнале Antibiotics.
Убийство некоторыми бактериями при определенных условиях своих изогенных (генетически идентичных) сородичей получило название аллолизиса. Изучая это непонятное поведение уже почти два десятилетия, ученые еще не до конца понимают как биологическую роль, так и механизмы этого процесса.
Есть множество вопросов, на которые хотелось бы получить более четкий ответ: почему бактерии-клоны вдруг начинают убивать друг друга, как при этом выживают сами «убийцы» (ведь токсины, которые они продуцируют, смертельны и для них самих), создаются ли эти токсины специально для уничтожения сородичей бактерии или же они участвуют и в других процессах внутри клетки? Ответы на эти вопросы, возможно, позволят найти новые способы воздействия на жизненно важные процессы внутри микробных сообществ, что особенно ценно сейчас, когда антибиотики становятся все менее эффективными.
«Понимание принципов управления плотностью популяций бактериальных клеток интересно не только с фундаментальной точки зрения. Мы очень надеемся, что такие знания помогут при создании принципиально новых противобактериальных препаратов»,
– говорит один из авторов статьи, директор Института молекулярной медицины Сеченовского университета Андрей Замятнин.
Существует несколько предположений о том, почему в некоторых условиях часть изогенной популяции примеряет на себя роль «киллеров», в то время как остальные, вольно или невольно, становятся жертвами своих собратьев. Самая очевидная, но, вероятно, не единственно правильная версия: с помощью аллолизиса бактериальная популяция сокращает свою численность в условиях недостатка ресурсов, позволяя выжить небольшому количеству клеток и сохранить вид. Другое возможное объяснение, к которому склоняется большинство исследователей, – микроорганизмам нужна не смерть сородичей как таковая, а фрагменты их ДНК, которые оказываются в окружающей среде после гибели бактерий. Встраивая эти фрагменты в свой геном, клетка может «починить» поврежденные или мутировавшие участки, а также приобрести полезные мутации, например такие, которые могут дать устойчивость к антибактериальным препаратам.
Исследователи, изучавшие аллолизис у пневмококков (Streptococcus pneumoniae), предположили также, что этим бактериям в ходе адаптации в организме хозяина может быть выгодна гибель части популяции, поскольку при этом происходит мгновенное высвобождение запасенных в клетке химических соединений, облегчающих бактерии адаптацию в организме хозяина.
Также доказано, что каннибализм играет не последнюю роль в формировании микробных биопленок, поскольку попадающие во внеклеточную среду фрагменты ДНК погибших клеток представляют собой важный компонент биопленочного матрикса.
Как утверждают ученые, гибель части популяции ради выгоды (выживания) другой части позволяет рассматривать микробные сообщества как некий аналог многоклеточного организма, с четким разграничением ролей: кто-то в стрессовых условиях оказывается «жертвой» и погибает, а кто-то становится «хищником» и выживает, сохраняя вид.
Такое понимание бактериальных сообществ может помочь созданию принципиально новых антибактериальных препаратов, которые уничтожают не отдельные бактерии, которые адаптируются к любым воздействиям, а нацелены на сложную систему взаимоотношений внутри сообщества.
Нет комментариев