- Источник:
Depositphotos via Legion Media
Молекулярные биологи из Техасского университета в Остине впервые у бактерий E. Coli память, к тому же наследственную. Воспоминания о прошлом опыте помогают им выбирать наиболее выгодное поведение, вырабатывать устойчивость к антибиотикам и формировать бактериальные рои, что может приводить к опасным инфекциям у людей. Новое исследование объяснило, откуда система памяти у одноклеточного организма без мозга и нервной системы. Результаты в «Трудах Национальной академии наук» (PNAS).
Ценный опыт роения
Escherichia coli — вездесущая и всем известная кишечная палочка — в норме живет в кишечнике теплокровных животных, включая человека. В больших количествах может провоцировать воспаление, некоторые ее штаммы являются патогенными и могут вызывать тяжелые заболевания. Кишечную палочку легко вырастить в лаборатории, поэтому она также одна из наиболее изученных форм жизни. Несмотря на это, ученые все еще продолжают открывать ее неожиданные способы выживать и распространяться.
Исследователи заметили, что бактерии объединяются в одну массу и коллективно передвигаются по поверхности с помощью жгутиков (роятся) — для поиска наиболее подходящей среды обитания. И те клетки, которые ранее уже имели опыт роения, в следующий раз делают это эффективнее и быстрее. Очевидно, что у бактерий без нейронов, синапсов или нервной системы не может быть сознательной памяти, как у человека. Тогда как они это делают?
Команда провела более 10 тысяч бактериальных анализов роения и обнаружила, что самым сильным фактором, влияющим на поведение бактерий, является внутриклеточное железо. Как объяснили эксперты, отдельные независимые бактерии содержат разное количество железа. И оказалось, что клетки с низким уровнем железа рано начинают роиться и лучше это делают. А клетки с высоким уровнем железа остаются на своем месте, образуют липкие и плотные биопленки на поверхности. Бактерии с устойчивостью к антибиотикам также оказались обладателями сбалансированного уровня железа.
Память, как у компьютера
По выводам биологов, именно уровень железа является способом хранения информации о том, как себя следует вести в ответ на разные стимулы. При низком уровне железа у бактерий срабатывает память, и они образуют быстро мигрирующий рой в поисках железа в окружающей среде. Если же уровень железа в клетке высок, то воспоминания подсказывают: это хорошее место, надо остаться и сформировать биопленку. Такая бактериальная память больше похожа не на человеческую, а на то, как хранит информацию компьютер.
«До того, как в атмосфере Земли появился кислород, ранняя клеточная жизнь использовала железо для множества клеточных процессов», — объясняет молекулярный биолог Сувик Бхаттачарья.
«Железо имеет решающее значение не только для зарождения жизни на Земле, но и для эволюции жизни. Имеет смысл, что клетки будут использовать его таким образом».
Эти «железные воспоминания», как выяснили ученые, хранятся как минимум четыре поколения, в каждом из которых материнская клетка делится на две дочерние. И утрачиваются к седьмому поколению, если искусственно не усиливать их дефицитом железа.
Важность открытия в том, что уровни железа являются важным фактором выживания и размножения бактерий, то есть их вирулентности. А значит, железо можно использовать как цель для терапевтических препаратов. Регулируя его содержание, можно будет бороться с бактериями.
Как бактерии накормили пластиком и зачем это нужно, Vokrugsveta.ru объяснял ранее.
