«Социальные» бактерии охотятся и выживают сообща

Бактерия Myxococcus xanthus, обитающая в почве, демонстрирует сложное социальное поведение. Она организуется в трёхмерные многоклеточные структуры из тысяч клеток, которые совместно охотятся и выживают в суровых условиях.

В отличие от типичных лабораторных моделей, таких как E. coli, выбранных за быстрый рост в пробирке, M. xanthus интересна именно своим социальным поведением и пространственной самоорганизацией. Эта «хищная» (но безвредная для человека) бактерия убивает и переваривает множество видов микробов.

Коллективная охота:

• При обилии пищи клетки скоординированно движутся роями (рябью), состоящими из тысяч особей.
• Они коллективно выделяют антибиотики и ферменты, чтобы убить добычу и переварить её белки вне клеток. Одиночная клетка не справилась бы с этой задачей.

Выживание в голод:

• При нехватке пищи бактерии формируют плодовые тела — скопления спор, способных выживать годами в ожидании лучших условий. Выживание также требует коллективного подхода.

Научная ценность:

Изучение M. xanthus помогает ответить на фундаментальные вопросы биологии о том, как одиночные клетки нарушают свою симметрию для организации в сложные многоклеточные структуры. Это проливает свет на эволюцию многоклеточности.

Методы и перспективы:

Исследователи, такие как Олег Игошин из Университета Райса, используют вычислительное моделирование и анализ данных, чтобы понять механизмы этого поведения. Полученные знания могут в будущем помочь в разработке новых антибиотиков, устойчивых семян в сельском хозяйстве и в понимании основ многоклеточной организации, включая эмбриональное развитие.

Работа Игошина поддержана грантом NSF CAREER в размере $640 000 на 5 лет. В рамках образовательной части гранта в 2013 году была создана новая междисциплинарная программа для подготовки учёных, сочетающих экспериментальные и вычислительные методы.