Бактерии почвы используют двухфакторную аутентификацию, как в цифровом мире
Почвенная бактерия Myxococcus xanthus использует двухуровневую систему распознавания «свой-чужой», аналогичную двухфакторной аутентификации в цифровых системах. Исследование, проведенное в лаборатории молекулярного биолога Дэна Уолла в Университете Вайоминга, описано в статье, опубликованной в журнале eLife.
Первый уровень: распознавание рецептором
Ранее было установлено, что бактерии распознают сородичей через поверхностный рецептор TraA. При контакте клетки обмениваются клеточным материалом через процесс обмена внешними мембранами (OME). Этот процесс занимает несколько минут.
Второй уровень: обмен токсинами
Новое исследование, проведенное аспирантом Крисом Вассало, показало, что во время OME клетки обмениваются полиморфными токсинами — белками, способными уничтожить чужую клетку.
Механизм работы:
- Клетки с совместимыми рецепторами TraA вступают в контакт и начинают обмен.
- Вместе с другими компонентами передаются токсины.
- Если клетка-реципиент не имеет иммунитета к конкретному набору токсинов, они разрушают её ДНК или РНК, что приводит к гибели.
«Если их идентичности не совпадают, они убьют друг друга токсинами», — говорит Крис Вассало.
Экологический смысл
В одном грамме почвы могут сосуществовать сотни различных социальных групп M. xanthus. Двухуровневая система позволяет точно отличать ближайших родственников («семью») от других групп, с которыми они конкурируют.
Польза для «своих»
Процесс OME не всегда разрушителен. Ранее Вассало показал, что здоровые клетки могут репарацировать поврежденных сородичей, передавая им здоровый мембранный материал. Это пример кооперации внутри социальной группы.
Эволюционное значение
Исследование, поддержанное грантом NIH в $1.2 млн, помогает понять эволюционный переход от одноклеточной к многоклеточной жизни. Миксобактерии, по-видимому, независимо совершили этот переход, и OME играет ключевую роль в этом процессе на основе стратегии агрегации клеток.