Бактериальная «Игра престолов»
Как и животные, а в некоторой степени и люди, бактерии любят хорошую драку. Они колют, толкают и отравляют друг друга в борьбе за лучшую территорию. Хотя этот факт известен, о тактике и стратегии, которые бактерии используют в своих миниатюрных войнах, известно мало.
В исследовании, опубликованном в Current Biology, учёные из Оксфордского университета пролили свет на эту область бактериального поведения, показав, что бактерии подходят к конфликту почти так же, как армия, отвечая на угрозу скоординированным коллективным возмездием.
Команда изучала пары штаммов Escherichia coli, сражающихся друг с другом. Каждый штамм использует определённый токсин, чтобы победить конкурента. Штамм невосприимчив к собственным токсинам, но может убивать другие штаммы. Такое конкурентное взаимодействие играет ключевую роль в том, как отдельные бактерии закрепляются в сообществе, например, в кишечнике человека. Придав штаммам флуоресцентно-зелёный цвет, авторы смогли чётко отслеживать их битву в реальном времени.
Результаты показали, что не все штаммы бактерий сражаются одинаково. Каждый подходит к конфликту с разным уровнем агрессии: некоторые сверхагрессивны, другие гораздо пассивнее. Помимо этих базовых различий, исследование также показывает, что некоторые штаммы не только могут обнаружить атаку поступающим токсином, но и быстро отреагировать, чтобы предупредить остальную колонию. Клетки на краю колонии обнаруживают приближающуюся атаку и делятся этой информацией с клетками в тылу, позволяя им реагировать как единое целое, скоординированно и удивительно сложным образом.
Хотя эти явления хорошо известны у животных, данное исследование стало первым в своём роде, наблюдавшим такое поведение у бактерий. Профессор Кевин Фостер, старший автор работы, отметил: «Наше исследование показывает, что, казалось бы, простые организмы могут функционировать очень сложным образом. Их поведение сложнее, чем мы считали ранее. Подобно общественным насекомым, таким как медоносные пчёлы и осы, и социальным животным, как птицы и млекопитающие, которые используют сигналы тревоги при нападении хищников, они способны генерировать скоординированную атаку».
Поскольку человеческое тело является хозяином для огромного количества бактерий, особенно микробиома кишечника, это означает, что внутри нас идёт бактериальная война. Понимание бактериальной конкуренции может помочь понять, как, где и почему распространяются бактерии. Профессор Фостер поясняет: «Из других исследований мы знаем, что токсины важны для того, приживётся ли конкретный штамм в сообществе. Но понимание того, как бактерии высвобождают токсины и вытесняют других, очень важно для понимания распространения инфекции».
Команда продолжает работу, чтобы понять, как бактерии могут использовать токсины для провокации и дезориентации агрессии у своих противников. Доктор Деспойна Мавриду, один из ведущих авторов исследования, сказала: «Война на основе провокации может быть выгодна. Скорее всего, она происходит в кишечнике, где бактерии могут спровоцировать нескольких противников атаковать и уничтожать друг друга».