«Контроль над кишечной палочкой»: биоинженеры научились регулировать «общение» бактерий

Распределение социальных ролей внутри сообщества и способность договариваться — это прерогатива как человеческого общества, так и представителей животного мира. Однако учеными из Калифорнийского университета, находящегося в Сан-Диего, США, в результате экспериментов было сделано удивительное открытие.

Оказывается, что в среде бактерий также наблюдается нечто похожее на распределение социальных функций, что необходимо им для регулирования роста колонии. По сообщению биоинженеров, возможность «общения» бактерий может быть использована для контроля над кишечной палочкой.

Внутренний конфликт

В журнале Nature появилась статья американских ученых, в которой рассказывается об обнаружении взаимодействия бактерий в виде распределения социальных ролей у сенной палочки. Исследователями изучалась биопленка, которую образуют бактериальные клетки, и вещества, ими выделяемые.

Эти колонии отличаются большой прочностью, что помогает микробам цепляться за поверхность субстрата и защищать свое сообщество от отрицательного внешнего воздействия.

Но при достижении определенной численности колонии скорость ее роста изменяется: ее размеры увеличиваются. При этом рост то ускоряется, то замедляется. Эти колебания являются результатом конфликта внутри бактериального «поселения».

Молекулярные сигналы

Он происходит из-за того, что центральные клетки соревнуются с периферийными. Первые лучше защищены от вредных химических веществ, антибиотиков. Этому способствуют и периферийные клетки. А они получают больше питательных ресурсов. Поэтому при росте коммуникации центральные клетки могут оказаться на голодном пайке.

Непростая ситуация ситуация разрешается следующим образом. Внешним клеткам необходимо некое вещество, синтезируемое внутренними. Они же периодически тормозят его производство, не давая «пограничникам» чересчур разрастаться, уничтожая все ресурсы. Но и ограничивать сильно их нельзя, так как они не смогут защищать колонию от внешнего воздействия.

Таим образом, и внешние, и внутренние члены колонии нуждаются друг в друге при одновременном наличии противоречащих интересов. Эта ситуация характерна и для людей, и для микроорганизмов. И разрешить ее можно лишь путем переговоров. Ученые знают, что у некоторых видов бактерий есть особенность, называемая «чувством кворума». Она дает возможность координирования поведения посредством молекулярных сигналов.

Разделение труда

Так, патогенные бактерии синегнойной палочки в пределах носителя размножаются, не нанося ему ущерба до того момента, пока не достигнут определенной численности. Когда этой концентрации достаточно для преодоления иммунной системы хозяина, эти бактерии приобретают агрессивность и вызывают болезнь. А для того чтобы начать атаку, им нужно сосчитать самих себя. Здесь и появляется чувство кворума.

Но в случае с синегнойной палочкой внутри биопленки наблюдается некое разделение труда, и чувство кворума дополняется подобием социальной роли. Бактериями найден способ регулирования собственного роста таким образом, чтобы расход питательных веществ происходил оптимально и одновременно существовала готовность дать ответ внешней угрозе.

Возможность влияния

Калифорнийские ученые показали, что благодаря колебательному росту колония выдерживает химическую атаку извне. А значит, умение коллег-конкурентов договариваться несет в себе эволюционные преимущества, в том числе и для бактерий. А также ученые смогли расшифровать химические сигналы, обмен которыми происходит между клетками во внутреннем и внешнем слоях.

Многие патогенные бактерии способны формировать биопленки. Это сильно осложняет борьбу с ними. И если люди научатся регулировать химическое общение, происходящее внутри колонии, они смогут превратить бактерии в более эгоистичные до такой степени, что биопленка разрушит сама себя. Таким образом можно будет бороться, например, с кишечной палочкой.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

Источник

1 - 1
Posted by /Posted ago