Ученые изучают кворум-сенсинг для понимания бактерий

Исследования в области кворум-сенсинга — относительно нового направления в микробиологии — помогают понять, как бактерии общаются и кооперируются. Кворум-сенсинг — это бактериальная коммуникация, позволяющая клеткам распознавать численность окружающей популяции и реагировать на неё.

В исследовании, опубликованном 12 октября в журнале Science, ученые из Вашингтонского университета изучили патоген Pseudomonas aeruginosa, который колонизирует лёгкие пациентов с муковисцидозом. Они обнаружили, что большинство клеток «кооперируются», производя и делясь внеклеточными продуктами («общественными благами»), когда вокруг достаточно их «сородичей». Однако некоторые отдельные клетки, известные как «клетки-обманщики», используют эти продукты, не производя их сами.

У Pseudomonas aeruginosa эти «обманщики» являются мутантами по кворум-сенсингу и не производят «общественные блага» в ответ на увеличение плотности популяции. Когда исследователи создали условия с высокой «стоимостью» кооперации (когда бактериальной группе для выживания приходилось производить много «общественных благ»), клетки-обманщики вытеснили клетки-кооператоры. Кооператоров стало слишком мало, и популяция коллапсировала. Ученые вызвали дестабилизацию кооперации.

Манипулируя условиями среды, они также смогли ограничить «обманщиков» и стабилизировать кооперацию. Это фундаментальное исследование рассматривается как шаг к новому, независимому от антибиотиков способу борьбы с инфекциями.

«Возможно, однажды мы сможем манипулировать инфекциями так, чтобы бактериальная кооперация дестабилизировалась и инфекция разрешалась», — сказал доктор Питер Гринберг, профессор микробиологии и один из авторов исследования.

По его словам, в будущем эта работа может позволить ученым манипулировать бактериальными условиями, чтобы вызвать коллапс популяций опасных патогенов.

«Изучая основы контроля кооперации клеток через кворум-сенсинг, мы начинаем понимать, как контролировать и манипулировать инфицирующими популяциями P. aeruginosa и других опасных патогенов с похожими системами», — отметил Гринберг. — Изучать социальность у бактерий гораздо проще, чем у животных. Результатом может стать понимание движущих сил кооперации и конфликта в целом, а также разработка стратегий контроля инфекций».