Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Плоть падших товарищей
Представьте, что ученые изолировали людей из 100 разных семей почти на три года без какого-либо пропитания. Звучит старнно, не правда ли? Что ж, Уильям Шумейкер и его коллеги провели похожий эксперимент, но только среди бактерий.
По собственному опыту вы уже знаете, что микроорганизмы сделают все возможное чтобы выжить в их оптимальной среде обитания (даже если это будет кухня вашего дома, ванная, или любимый сад). Их крошечный размер совсем не мешает им добиваться желаемого. Ранее мы уже писали о том, как кишечная палочка поедает своих товарищей после их смерти. Какие еще бактерии поступают также?
Из 21 таксона бактерий, Шумейкер нашел только один вид, который является достаточно “цивилизованным”, чтобы не поглощать своих мертвых соратников. Остальные просто так не сдались. После первого раунда смертей, оставшиеся выжившие клетки продемонстрировали заметный темп возрождения (Изображение 2). Авторы даже смогли соотнести количество мертвых клеток со скоростью восстановления выживших клеток. От погибших бактерий остались всего лишь незначительные части когда-то функционирующих белков, нуклеиновых кислот, и мембранных материалов.
Рисунки B и C: Два вида бактерий, которые имели примерно одинаковое количество клеток к концу эксперимента, за счет применения разных тактик выживания. Источник изображения: исследование Shoemaker et al.
У любой жизни есть неизбежный конец. Законы термодинамики диктуют, что энергия, необходимая для создания клетки, всегда больше, чем энергия, полученная от ее поедания. Тогда возникает вопрос: как долго бактериальная культура может выжить за счет поедания мертвых клеток? Чтобы справиться с проблемой термодинамики, некоторые виды бактерий замедляют свой метаболизм, и это прослеживается при анализе времени размножения. В стандартных условиях, исследуемые бактерии обычно делятся за несколько часов. В этом эксперименте, где условия голодания сыграли важную роль, бактериям потребовалось около 2-3 месяцев. Замедленный метаболизм позволил выживание бактерий до возраста 100 дней! (для сравнения, клетки кожи живут всего лишь около недели). Медленный метаболизм и удлиненная продолжительность жизни помогли Шумейкеру предположить, что исчезновение целой бактериальный культуры (в зависимости от вида) займет от 100 до 100,000 лет!
Исследователи также доказали присутствие мутаций в определенных областях бактериального генома. Мутации были часто обнаружены в генах, отвечающие за биосинтез аминокислот лизин и пиримидин, а также строительных блоков ДНК. Гены, отвечающие за аминокислоты лейцин, изолейцин, и валин, были также мутированы. Стоит отметить, что вышеперечисленные аминокислоты играют важную физиологическую роль в тех ситуациях, когда бактерия находится в состоянии голодания, независимо от ее вида. Однако, ученые до сих пор не знают почему именно эти молекулы важны.
Несмотря на уникальную генетическую адаптацию к условиям голодания, созданные Шумейкером и его коллегами, правда реальности остается таковой: большинство бактерий выживают, используя весьма безжалостные способы. Для бактерий, каннибализм – не исключение, а стандартная практика и часть их жизни.
Featured image: https://www.abcteach.com/documents/clip-art-cauldron-bw-i-abcteachcom-33853 + Biorender
Перевод был сделан Марией Мартыновой
micro-bites.org 