Бактерии устремляются прочь из тесных пространств

Исследователи из Гавайского университета в Маноа обнаружили, что бактерии меняют характер своего движения, попадая в тесные пространства, — они устремляются по прямой, чтобы выбраться из ограниченной среды.

Почти все организмы являются хозяевами бактерий, живущих с ними в симбиозе. Гавайский кальмар-светлячок Euprymna scolopes образует исключительные симбиотические отношения с морской бактерией Vibrio fischeri, которая использует свой жгутик, чтобы доплыть до определённых мест в теле кальмара.

Команда под руководством Джонатана Линча, бывшего постдока в Центре исследований тихоокеанской бионауки (PBRC), создала контролируемые камеры для наблюдения за плаванием бактерий Vibrio. С помощью микроскопии учёные обнаружили, что при переходе из открытых областей в тесные пространства бактерии плавают по-разному. В частности, они меняют поведение при плавании, чтобы не застрять в ограниченной среде.

«Это открытие было довольно неожиданным, — сказал Линч. — Сначала мы искали, как бактериальные клетки меняют форму своих жгутиков в тесных пространствах, но обнаружили, что нам трудно найти там клетки. Присмотревшись, мы поняли, что это потому, что бактерии активно уплывали из тесных пространств, чего мы не ожидали».

В открытых пространствах, без химических аттрактантов или репеллентов, бактерии двигались беспорядочно, случайно меняя направление. При попадании в ограниченные пространства они выпрямляли траекторию плавания, чтобы выбраться из них.

Отношения кальмара и этой бактерии — полезная модель того, как бактерии сосуществуют с другими животными, например, в составе микробиома человека. Микробы часто преодолевают сложные маршруты, иногда протискиваясь через узкие пространства в тканях, прежде чем колонизировать предпочтительные участки в организме хозяина. Известно, что различные химические вещества и питательные вещества внутри хозяев направляют бактерий к конечному пункту назначения. Однако о том, как физические особенности, такие как стенки, углы и тесные пространства, влияют на плавание бактерий, известно меньше, несмотря на их повсеместное присутствие во многих бактериально-животных отношениях.

«Наши результаты показывают, что тесные пространства могут служить дополнительным, важным сигналом для бактерий, когда они перемещаются по сложной среде, чтобы попасть в определённые места обитания, — сказал Линч. — Изменение паттернов плавания в тесных пространствах может позволить одним бактериям быстро проплыть через них, в то время как другие развернутся, прежде чем застрять, — примерно как выбор: бежать через шаткий мост или развернуться, пока не зашёл слишком далеко».

В будущем исследователи надеются выяснить, как именно эти бактерии меняют свою двигательную активность, а также определить, демонстрируют ли другие бактерии такое же поведение.