Бактерии объединяются для антибиотической войны

В мире борьбы за жизненные ресурсы, когда, как говорится, человек человеку волк, небольшое сотрудничество может стать значительным фактором для обеспечения успеха популяции растений или животных. Теперь же исследователи обнаружили, что скромные бактерии также действуют сообща для достижения общей цели – выжить.

Живущие в океане бактерии семейства вибрионов сотрудничают в борьбе против других штаммов микроорганизмов этого же семейства, сообщают биологи в журнале «Наука». В колониях вибрионов отдельные особи вырабатывают сильный антибиотик, который убивает посторонних микроорганизмов, но не влияет на собственный штамм. Открытие демонстрирует более сложные общественные взаимоотношения среди диких бактерий, чем ожидалось, а также потенциально раскрывает новый источник антибиотиков против человеческих болезней, отмечает исследователь Мартин Польц, микробиолог из Массачусетского технологического института, США.

«Существует несколько особей внутри популяции, которые принимают роль защитника или агрессора, - рассказывает Мартин Польц. – Другие особи устойчивы к производимым ими антибиотикам, но сами его не вырабатывают».

Бактерии на службе

Часто игнорируемая общественная жизнь бактерий необычайно важна, говорит Польц, ведь микроорганизмы формируют примерно 90 процентов биомассы океана. Каждый миллиметр водной поверхности содержит около миллиона бактерий.

Эти микробы отвечают за производство питательных веществ, переработку органических материалов и другие базовые процессы, которые поддерживают жизнедеятельность океанов. Но о том, как они взаимодействуют, известно немного.

Чтобы изучить эти взаимосвязи, Польц и его коллеги использовали бактерии семейства вибрионов, которое включает большое количество безвредных биолюминесцентных микробов, а также вирус, вызывающий холеру. В лаборатории исследователи вырастили целые колонии этих океанских бактерий, после чего поместили их вместе, чтобы наблюдать процессы взаимодействия.

«Некоторые убивают друг друга, - говорит Польц. – А другие оказались абсолютно неуязвимыми».

Изучение 35 тысяч примеров взаимодействия между колониями вибрионов выявило 850 случаев противоборства, что эквивалентно бактериальной войне. Формируя статистический анализ этих схваток, Польц и его коллеги обнаружили, что любая отдельно взятая бактерия-убийца уничтожает скорее посторонние микроорганизмы, чем представителей своей же популяции. По словам ученых, это стало первым намеком, что в этом есть определенная система.

Антибиотическая защита

Фактически исследователи обнаружили, что не все особи вибрионов играют равную роль в противостоянии. Некоторые клетки секретируют антибиотики для защиты от вторжения, которые приносят пользу всей колонии. В некоторых случаях эти клетки ведут себя, как суперсолдаты: около 5 процентов особей вибрионов смогли вывести из строя более 25 процентов вибрионов из других колоний.

Польц сравнивает эти защитные антибиотики с общественным благом – экономический термин, использующийся для описания таких ресурсов, как чистый воздух или национальная оборона, которые приносят пользу всему сообществу.

«В каком-то смысле не производящие бактерии мошенничают, так как они не вносят свою лепту в создание антибиотика, но при этом получают от него пользу», - объясняет ученый. Как бы то ни было, система устойчива, так как, возможно, не производящие бактерии выполняют часть другой работы, такой как производство ферментов или других молекул, которые может использовать вся колония.

Это первый пример наблюдения такого тесного взаимодействия в природных популяциях бактерий, добавляет Польц. (Большинство бактериальных исследований основано на микроорганизмах с общим клонированным прародителем, а это значит, что их генетическое разнообразие не так велико, как в дикой природе.) Так как традиционные антибиотики становятся все менее эффективными против устойчивых к ним бактерий, океанские производители антибиотиков могут стать источником новых препаратов.

«Исследование демонстрирует, что в природе есть еще очень много нераскрытых источников антибиотиков, - отмечает Польц. – Думаю, что более детальное изучение может стать очень важным, так как мы сталкиваемся с быстро растущим снижением эффективности существующих препаратов».

Источник: facepla.net