Бактерии «инвестируют» с умом, чтобы выжить в неопределённые времена

Как опытные управляющие с Уолл-стрит, бактерии диверсифицируют риски, чтобы повысить свои шансы на выживание в неопределённых условиях, стратегически распределяя биологические ресурсы.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, учёные из UT Southwestern Medical Center описывают, как бактерии успешно «играют на рынке». Внутри каждой бактериальной клетки существуют генетические цепи, обеспечивающие конкретные навыки выживания. Внутри популяции эти цепи создают такое разнообразие, что популяция в целом становится более устойчивой и с большей вероятностью переживёт широкий диапазон изменений среды.

Генетическая цепь как источник разнообразия

«Мы обнаружили, что конкретная генетическая цепь отвечает за генерацию разнообразия внутри бактериальной популяции», — заявил старший автор работы доктор Гюроль Сюэль. Это разнообразие, подобное диверсифицированному инвестиционному портфелю, означает, что каждая бактерия обладает характеристиками, позволяющими ей выжить в определённых условиях.

Преимущество «шума» и неточности

Исследователи сосредоточились на генетической цепи, контролирующей переход бактериальных клеток в состояние компетентности и обратно. Биологический «шум» в этой цепи, возникающий из-за случайных флуктуаций в химических реакциях, является ключевым механизмом, создающим разнообразие в популяции.

Учёные пошли дальше и создали синтетическую генетическую цепь с другой архитектурой, выполняющую ту же функцию, что и природная. К их удивлению, синтетическая цепь оказалась более точной и создавала меньше шума, что привело к менее разнообразной популяции. Оказалось, что большая «неточность» и «шумность» природной цепи в итоге позволяют бактериям выживать в более широком диапазоне условий.

«Иногда быть небрежным — хорошо. Для этих бактерий, чем они изменчивее, тем лучше они будут справляться, потому что смогут адаптироваться к более широкому спектру сред», — пояснил доктор Сюэль.

Перспективы применения

Такой подход инженерии альтернативных генетических цепей, в принципе, может быть применён и к человеческим клеткам, что, возможно, поможет объяснить, почему больные клетки обладают иными способностями к выживанию, чем здоровые.