Бактерии становятся убийцами, если они достаточно голодны
Бактерии действуют по довольно простому набору биологических команд: выживать и размножаться. Но недавнее исследование показало, что в некоторых случаях микроскопические организмы будут следовать этим командам любыми способами. Даже если это повлечет за собой убийство и пожирание своих собратьев.
«Суть в следующем: когда становится трудно, вы съедаете своих соседей», - говорит Глен Д'Соуза, молекулярный ученый из Университета штата Аризона и старший автор работы, опубликованной 12 июня в журнале Science. Бактерии переходят к убийству, если они достаточно голодны.
Д'Суза объяснил, что, хотя большинство бактерий поглощают питательные вещества из окружающей среды, для некоторых видов «типичным поведением» является убийство друг друга. Однако то, что он и его коллеги наблюдали, было чем-то другим. В некоторых случаях обычно безвредные бактерии прибегают к насилию, если находятся в отчаянном положении.
«Мы видим, что важно не только то, что бактерии обладают оружием для убийства, но и то, что они контролируют, когда использовать это оружие, в частности, в ситуациях, когда они не могут расти сами, чтобы съесть других», — сказал Д'Суза.
«Микробный Джекил и Хайд», — добавил Ферран Гарсия-Пичел, директор Центра биодизайна фундаментальной и прикладной микробиомики Аризонского государственного университета, который не участвовал в исследовании.
Команда Д'Сузы сосредоточилась на конкретном процессе внутри бактерий, называемом системой секреции типа VI (T6SS). Подобно крошечному гарпунному ружью, T6SS позволяет бактериям стрелять микроскопическим оружием в виде иглы, наполненным токсинами, в соседние клетки и организмы, вызывая их смертельное разрывание. Ранее микробиологи полагали, что бактерии в основном используют T6SS для уничтожения соперников и освобождения места для собственного роста.
Но после использования замедленной съемки и других инструментов генетического анализа команда зафиксировала, что различные бактерии используют T6SS удивительным образом. Когда питательных веществ становилось мало, организмы нападали на соседние бактерии и вводили в них токсины. Затем они питались своими жертвами, которые фактически «истекали кровью».
«Медленно высвобождая питательные вещества из своих соседей, они максимизируют сбор питательных веществ, когда важна каждая молекула», — сказала первая автор исследования Астрид Стаббуш.
Чтобы доказать, что такое поведение было действительно преднамеренным, команда генетически отключила T6SS в бактериях из образцов, а затем поместила их в среду с дефицитом питательных веществ. Те, кто не имел возможности использовать свои мини-гарпуны, в конечном итоге погибли, но неизмененные бактерии начали убивать, чтобы выжить.
«Это происходит не только в лаборатории», — пояснил Д'Суза. «Это присутствует во многих различных средах и работает в природе, от океанов до кишечника человека».
Последствия выходят за рамки микроскопических ужастиков. Понимание этих систем позволяет исследователям получить более полное представление о микробной пищевой цепочке и продемонстрировать, насколько изобретательны бактерии на самом деле. Это также может помочь проложить путь для создания новых антибиотиков или разработки лекарств, которые используют T6SS для прямой атаки на патогены.
Эти наблюдения имеют значение и за пределами человеческого организма. Многие океанические бактерии участвуют в регулировании углеродного цикла Земли. Если некоторые из них используют T6SS для поглощения бактерий, которые разлагают водоросли и перерабатывают углерод, то экологи могут изучить, как это влияет на экосистемы планеты.
«Наблюдение за этими клетками в действии действительно дает понять, насколько изобретательными могут быть бактерии», — добавил Стаббуш.
