Генетики обнаружили глобальные стратегии адаптации бактерий к изменяющимся условиям
Исследования международной коллаборации с участием генетиков из Тринити-колледжа в Дублине установили «дорожную карту» того, как бактерии реагируют на изменения окружающей среды и питания на глобальном и динамическом уровне. Результаты, опубликованные в двух статьях в журнале Science, проливают свет на адаптацию бактерий, в том числе при инфекциях.
Суть открытия
Исследование консорциума BaSysBio, включавшего 14 групп из восьми европейских стран и Австралии, выявило стратегии, которые использует бактерия Bacillus subtilis для адаптации к изменениям среды.
«Бактерии оказывают огромное влияние на нашу жизнь — мы либо хотим их использовать, либо уничтожить... Нам необходимо понимать, как бактерии ощущают окружающие условия и адаптируются к их изменениям», — пояснил профессор Кевин Дэвайн.
Практическое значение
- Промышленность: Оптимизация роста бактерий для повышения выхода продукта (например, ферментов для пищевой промышленности) и снижения затрат.
- Медицина: Понимание механизмов адаптации к антибиотикам и развития резистентности у патогенных бактерий (таких как Staphylococci, Enterococci и Listeria). Это открывает путь к новым стратегиям борьбы с ними.
Ключевые результаты исследования
- Масштабный анализ: Установлен профиль экспрессии генов Bacillus subtilis в 104 различных условиях.
- Скрытый геном: Обнаружено более 500 новых генов, а количество идентифицированных промоторов утроилось, что указывает на бо́льшую сложность геномной информации.
- Разные стратегии адаптации: Изучена реакция на
внезапное появление новых источников питания.
- Первый нутриент утилизировался быстро с минимальными адаптивными изменениями.
- Второй нутриент утилизировался медленно и вовлекал сложные изменения почти в половине всего генома.
- Эволюционный парадокс: В лаборатории удалось заставить бактерию быстро утилизировать второй нутриент, изменив экспрессию всего двух генов. Это означает, что в природе сложный путь адаптации эволюционно предпочтительнее простого, вероятно, давая преимущество в естественной среде.
Работа профессора Дэвайна по регуляции метаболизма клеточной стенки бактерий, в том числе в присутствии антибиотика ванкомицина, финансируется Science Foundation Ireland. В исследовании участвовали доктора Эрик Ботелла и Дэвид Нун.