Бактерии без клеточной стенки: новая форма жизни и механизм размножения
Исследователи ETH под руководством профессора Мартина Лёсснера обнаружили, что бактерии, способные сбрасывать клеточную стенку (L-формы), не только жизнеспособны, но и их механизмы размножения могут соответствовать ранним формам жизни.
Что такое L-формы?
- L-формы возникают, например, у палочковидных Listeria под действием антибиотиков, атакующих клеточную стенку.
- Они лишены клеточной стенки, имеют в основном сферическую форму и окружены только цитоплазматической мембраной.
- Такие формы встречаются у многих бактерий, а также у патогенов человека (Mycoplasma, Rickettsiae, Chlamydiae), но жизнеспособны только в определённых осмотических условиях.
Доказательство жизнеспособности и механизм размножения
Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, доказывает, что L-формы — это самостоятельная форма жизни, способная к неограниченному размножению.
Процесс размножения происходит в два этапа:
- Первичный везикул: Инвагинация (впячивание) мембраны материнской клетки образует везикул, заполненный веществами из окружающей среды, но лишённый клеточных компонентов, включая генетический материал.
- Вторичный везикул: Внутри первичного везикула путём экструзии мембраны формируется вторичный везикул, который заполняется цитоплазмой материнского везикула. Это обеспечивает его всеми компонентами для жизнеспособности: хромосомами, рибосомами и т.д.
Попадание генетического материала во вторичный везикул — процесс нерегулируемый и случайный, но в целом обеспечивает достаточный объём для всех жизненных процессов.
Необычные особенности L-форм
- Сеть "пузырьков": Исследователи обнаружили эластичные соединительные трубки между внешними везикулами, образующие сеть, похожую на "бусы на нитке" или грибной мицелий. Через эти трубки везикулы могут обмениваться цитоплазмой.
- Размножение без ключевых компонентов: Для размножения L-формам не нужны ни клеточная стенка, ни белок FtsZ, необходимый для деления обычных бактериальных клеток.
- Физический, а не биологический процесс: Размножение L-форм зависит непосредственно от количества произведённого мембранного материала и следует законам термодинамики. Профессор Лёсснер сравнивает их с мыльными пузырями, чья стабильность и деление обусловлены чисто физическими принципами.
Вывод: L-формы представляют собой альтернативную форму бактериальной жизни, а их способ размножения, вероятно, аналогичен механизмам, которые использовали ранние клетки без жёстких стенок в истории эволюции микробов.