Бактерии — индивидуалисты

Ни одна бактерия не идентична другой — даже если они генетически одинаковы. Новое исследование учёных из Eawag, ETH Zurich, EPFL Lausanne и Института морской микробиологии Макса Планка в Бремене показывает, при каких условиях бактерии становятся индивидуалистами и как они помогают своей группе расти в трудные времена.

Исследователи обнаружили, что количество индивидуалистов в бактериальной популяции увеличивается при ограничении пищевых ресурсов. Это противоречит преобладающему мнению, что бактериальные популяции лишь реагируют на уже произошедшие изменения среды. Индивидуалисты, как выяснилось, способны заранее подготовиться к таким изменениям.

Дефицит способствует разнообразию

В недавней работе исследователи под руководством Франка Шрайбера показали, что отдельные клетки в бактериальных колониях могут сильно различаться по реакции на нехватку питательных веществ. Хотя все клетки в группе генетически идентичны, способы усвоения питательных веществ из окружающей среды могут варьироваться.

Например, бактерии Klebsiella oxytoca предпочитают усваивать азот из аммония, так как это требует относительно мало энергии. Когда аммония для всей группы недостаточно, некоторые бактерии начинают фиксировать азот из элементарного азота, несмотря на большие энергозатраты. Если аммоний внезапно полностью иссякнет, эти клетки оказываются подготовленными. Пока одни клетки страдают, группа в целом может продолжать рост.

«Хотя все бактерии в группе генетически идентичны и находятся в одинаковых условиях среды, отдельные клетки различаются между собой», — говорит Шрайбер.

Учёные смогли выявить эти поразительные различия, только изучая бактерии очень близко. «Нам пришлось измерять потребление питательных веществ отдельными бактериальными клетками — хотя их размер всего 2 микрометра», — объясняет Шрайбер.

Разнообразие способствует гибкости

Исследование показывает, насколько индивидуальность — у бактерий и в целом — может быть важна в меняющейся среде. Различия между особями придают группе новые свойства, позволяя ей справляться с тяжёлыми условиями.

«Это указывает, что биологическое разнообразие важно не только на уровне видов растений и животных, но и на уровне отдельных особей внутри вида», — отмечает Шрайбер.

Далее учёные планируют изучить, одинаково ли важна индивидуальность в естественных условиях среды.