Бактерии полости рта размножаются редким способом деления клеток

Новое исследование, проведенное в Marine Biological Laboratory (MBL) и ADA Forsyth, выявило необычный механизм клеточного деления у Corynebacterium matruchotii — одной из самых распространенных бактерий зубного налета. Вместо обычного бинарного деления эта нитевидная бактерия делится на множество клеток одновременно, что является редким процессом, называемым множественным делением (multiple fission). Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ключевые открытия

• Исследователи наблюдали, как клетки C. matruchotii делятся на до 14 дочерних клеток за один раз, в зависимости от длины исходной материнской клетки.
• Рост клеток происходит только на одном конце материнской нити — этот процесс называется верхушечным ростом (tip extension).
• Нити C. matruchotii служат структурным каркасом в биопленке зубного налета, создавая среду обитания для многих других видов бактерий.

«Рифы имеют кораллы, леса — деревья, а зубной налет в наших ртах — Corynebacterium. Клетки Corynebacterium в зубном налете подобны большому раскидистому дереву в лесу; они создают пространственную структуру, которая обеспечивает среду обитания для многих других видов бактерий вокруг них», — говорит соавтор исследования Джессика Марк Уэлч.

Контекст и значение

Исследование углубляет понимание биологии бактерий, которые являются основой консорциумов в зубном налете, визуализированных в 2016 году с помощью метода CLASI-FISH. Эти структуры, названные «ежами», формируются вокруг нитей C. matruchotii.

Используя микроскопию в режиме реального времени, ученые смогли увидеть динамику роста этой «микробной экосистемы». Экстраполяция данных показала, что колонии C. matruchotii могут вырастать до половины миллиметра в день, что объясняет постоянное возвращение налета.

«Что-то в этой очень плотной, конкурентной среде зубного налета, возможно, привело к эволюции такого способа роста», — отмечает ведущий автор исследования Скотт Чимилески.

Эволюционная адаптация

Поскольку C. matruchotii не имеют жгутиков для движения, их уникальный рост и деление могут быть способом исследования окружающей среды, аналогичным мицелиальным сетям грибов и почвенных бактерий Streptomyces.

Другие виды Corynebacterium, обитающие на коже или в носовой полости, имеют короткую палочковидную форму и не демонстрируют верхушечного роста или множественного деления. Это подчеркивает уникальную адаптацию ротового штамма к своей специфической нише.

«Кто бы мог подумать, что в наших собственных ртах обитает микроб, чья репродуктивная стратегия практически уникальна в бактериальном мире. Следующая задача — понять значение этой стратегии для здоровья наших рта и тела», — заключил соавтор Гэри Бориси.