Новое исследование раскрывает механизм коллективного поведения бактерий
Исследователи из Университета Нотр-Дам, Джошуа Шраут и Марк Альбер, изучили поведение Pseudomonas aeruginosa — оппортунистического патогена, вызывающего острые и хронические инфекции.
Pseudomonas aeruginosa редко инфицирует здоровых людей, но является частым патогеном для уязвимых групп: пациентов с муковисцидозом, ожоговых больных, пациентов на ИВЛ и после реконструкции кишечника. Эта бактерия — одна из самых распространённых причин внутрибольничных инфекций и смертности в отделениях интенсивной терапии.
Ключевое открытие: роль пилей в коллективном движении
Учёные использовали комбинацию экспериментов и компьютерного моделирования, чтобы изучить, как бактерии перемещаются в роях из миллионов клеток.
- Пили как «тормозная система»: Исследование показало, что бактериальные отростки — пили — могут связываться друг с другом, изменяя групповое движение и давая рою способность «тормозить».
- Избегание токсинов: Благодаря пилям бактериальные рои могут изменять своё движение как единая группа, чтобы избегать токсинов. В эксперименте бактерии с пилями избегали области с антибиотиком, а клетки без пилей не замедляли движение, заходили в эту зону и погибали.
Значение и перспективы
Хотя работа сосредоточена на Pseudomonas aeruginosa, результаты могут дать представление о поведении и других бактерий.
- Фундаментальное понимание: Это открытие даёт представление о том, как бактерии изменяют своё поведение как целая группа в ответ на внешние угрозы.
- Практическое применение: Эти знания могут помочь понять, как патогены избегают действия контролирующих веществ, и объяснить, почему некоторые инфекции так трудно вылечить.
- Следующие шаги: Учёные планируют детально изучить, как ведут себя отдельные клетки в рое, чтобы понять координацию их движения, и применить эти знания для исследования колонизации различных поверхностей, например, человеческих клеток или медицинского пластика.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).