Как «антибиотик» помогает бактериям питаться

Исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили, что молекулы, которые бактерии Pseudomonas производят для борьбы с конкурентами, также выполняют другую ключевую функцию: они помогают бактериям получать необходимые питательные вещества в условиях дефицита.

Связь с фосфором

Исследование, проведённое постдоком Дарси МакРоуз в лаборатории Дианн Ньюман, показало, что Pseudomonas активно производят феназины, когда в их среде не хватает биодоступного фосфора. Фосфор — важнейший питательный элемент для всей жизни, но в почве он часто связан с оксидами железа и недоступен для микроорганизмов.

Химический механизм

Ранее было известно, что феназины могут растворять оксиды железа. МакРоуз продемонстрировала, что в ходе этой химической реакции также высвобождается связанный с минералами фосфор, делая его биодоступным. Эксперименты с синтетическими оксидами железа и природными осадками подтвердили: добавление феназинов увеличивает количество доступного фосфора.

Экспериментальное доказательство

Учёные сравнили рост обычных Pseudomonas и генетически модифицированного штамма, неспособного производить феназины, в среде, где фосфор присутствовал только в связанной с железом форме. Нормальные бактерии успешно росли, используя феназины для добычи фосфора. Мутантный штамм без феназинов рос значительно хуже.

Значение для экологии и сельского хозяйства

Это открытие объединяет давние наблюдения за условиями производства «антибиотиков» с пониманием их химической реактивности. Понимание роли микробов, таких как Pseudomonas, в мобилизации фосфора из различных форм имеет важное значение для биосферы и может помочь в разработке более устойчивых подходов в сельском хозяйстве, например, в рациональном использовании удобрений.

«Захватывающе раскрыть жизненно важную роль этих соединений в приобретении макронутриентов. В будущем мы надеемся использовать это понимание для поиска более устойчивых способов повышения биодоступности фосфора на сельскохозяйственных полях», — добавляет Дианн Ньюман.

Исследование опубликовано в журнале Science под заголовком «Redox-active antibiotics enhance phosphorus bioavailability».