Исследование гусеницеподобных бактерий в полости рта
Исследовательская группа под руководством клеточного биолога Сильвии Бульгарези из Венского университета и микробного генетика Фредерика Вейрье из Национального института научных исследований (INRS) опубликовала в Nature Communications новое исследование о бактериях семейства Neisseriaceae в полости рта. Они описали их необычный способ деления и эволюцию, предложив рассматривать эти бактерии как новые модельные организмы для поиска антимикробных мишеней.
Необычный способ размножения
Полость рта — сложная среда для бактерий из-за постоянного слущивания эпителия и слюноотделения. Чтобы лучше закрепиться, некоторые комменсальные Neisseriaceae выработали уникальный способ размножения:
- В отличие от типичных палочковидных бактерий, которые делятся поперечно и затем отделяются, эти бактерии прикрепляются к субстрату кончиками и делятся продольно — вдоль своей длинной оси.
- После деления клетки остаются соединёнными, образуя гусеницеподобные нити.
- Некоторые клетки в нити могут приобретать разную форму, возможно, для разделения функций на благо всей нити. Как отмечают исследователи, многоклеточность позволяет сотрудничать, например, разделять труд, что может помогать выживать в условиях пищевого стресса.
Ход исследования и выводы
Учёные использовали несколько методов:
- Электронная микроскопия для изучения форм клеток в семействе Neisseriaceae.
- Сравнение форм клеток и геномов по всему семейству.
- Флуоресцентное мечение для визуализации роста клеток.
- Сравнение геномов многоклеточных и классических палочковидных видов.
- Попытка воссоздать эволюцию путём внесения генетических изменений в палочковидные Neisseriaceae.
Ключевые выводы:
- Многоклеточные, продольно делящиеся бактерии эволюционировали из палочковидных, поперечно делящихся предков.
- Удалось определить гены, вероятно ответственные за эту необычную стратегию размножения.
- Генетические манипуляции с палочковидными формами не привели к появлению многоклеточности, но сделали клетки длиннее и тоньше.
Фредерик Вейрье предполагает: «В ходе эволюции, через перестройку процессов удлинения и деления, форма клетки изменилась, возможно, чтобы лучше процветать в полости рта».
Значение исследования
- Для фундаментальной науки: Помогает понять, как эволюционировала форма клеток и как бактерии научились жить, прикрепляясь к поверхностям животных (пока они обнаружены только там). «Половина из нас носит их во рту», — добавляет Сильвия Бульгарези.
- Для прикладной науки: Изучение новых морфологий и симбиотических видов, как подчёркивает аспирант Филипп Вебер, критически важно для расширения пула белковых мишеней (например, для антибиотиков) в биомедицинских приложениях. Эволюционный подход, как в этом исследовании, может выявить новые, непредвиденные белковые мишени.