Установлено, что кишечные бактерии человека размножаются для выработки витамина B12
Кишечные бактерии нуждаются в витамине B12. Хотя ДНК обычно передается от родителей к детям, новые исследования показывают, что кишечные бактерии передают гены через размножение, чтобы получать свои витамины.
Без витамина B12 большинство типов живых клеток не могут функционировать. В результате в природе существует сильная конкуренция за него. Новое исследование UC Riverside демонстрирует, что полезные микробы кишечника обладают способностью приобретать этот ценный ресурс друг с другом посредством процесса, называемого бактериальным сексом.
"В ходе этого процесса одна клетка образует трубку, по которой ДНК может передаваться другой клетке", - сказал микробиолог и руководитель исследования Патрик Дегнан. "Это как если бы два человека занялись сексом, и теперь у них обоих рыжие волосы".
Ученые уже несколько десятилетий знают об этом процессе и его способности передавать так называемые "прыгающие гены" между организмами. До сих пор большинство изученных примеров помогали бактериальным клеткам оставаться в живых, когда люди принимали антибиотики.
"Мы рады этому исследованию, потому что оно показывает, что этот процесс связан не только с устойчивостью к антибиотикам. Горизонтальный обмен генами между микробами, вероятно, используется для всего, что повышает их способность выживать, включая обмен витамином B12", - сказал Дегнан.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports.
Ранее Дегнан работал над проектом, в котором он и его коллеги определили важный транспортер, отвечающий за доставку B12 в клетки микробов кишечника. Совсем недавно он изучал прыгающие гены, пытаясь определить, какую информацию они передают. Дегнан быстро определил, что грузом являются транспортеры витамина В12.
Чтобы продемонстрировать свои подозрения, Дегнан и его команда смешали бактерии, которые могли переносить B12, и бактерии, которые не могли. Совместное нахождение на блюде дало бактериям возможность сформировать трубку, называемую половой пилюлей, которая способствовала переносу. После этого они обнаружили, что бактерии, ранее неспособные переносить B12, все еще живы и приобрели гены, способные переносить B12. Они провели второй эксперимент, изучив весь геном бактерий.
"В данном организме мы можем увидеть полосы ДНК, которые похожи на отпечатки пальцев. У реципиентов транспортеров B12 была дополнительная полоса, указывающая на новую ДНК, которую они получили от донора", - сказал Дегнан.
Эксперимент оказался успешным не только в пробирках, но и в организме мышей. Тип полезных кишечных бактерий, использованных в исследовании, - это бактерии Bacteroides, которые обитают в толстом кишечнике большинства людей. Одна из их важнейших функций для человека - расщепление сложных углеводов для получения энергии.
"Большие, длинные молекулы из сладкого картофеля, бобов, цельного зерна и овощей прошли бы через наш организм полностью без этих бактерий. Они расщепляют их, чтобы мы могли получить из них энергию", - объясняет Дегнан.
Бактероиды, наряду с другими бактериями, также создают в наших кишках барьерный слой, который может помочь ограничить вторжение патогенов. Например, предыдущее исследование под руководством соавтора Анселя Хсиао, также из Калифорнийского университета в Риверсайде, показало, что у некоторых людей в кишечнике есть сообщества микробов, которые делают их более устойчивыми к холере.
Изучение того, как сохранить здоровье этих бактерий, также может принести пользу людям, учитывая те важные функции, которые они выполняют.
"Не существует единого способа иметь здоровый микробиом, но в целом наличие разнообразного сообщества анаэробных бактерий является здоровым и может оказывать благоприятное воздействие", - сказал Дегнан.
