Бактерии совершают массовое самоубийство для защиты своей колонии

Новое исследование учёных из Оксфордского университета показывает, что воюющие бактерии вступают в самоубийственные атаки в огромных количествах, чтобы уничтожить конкурентов.

Бактерии — агрессивные организмы, которые выработали множество жёстких способов убивать и подавлять конкурентов. Одна из самых крайних стратегий — когда клетки активно разрывают себя и гибнут, чтобы высвободить крупные токсины, убивающие другие штаммы. Хотя было известно, что некоторые бактерии так поступают, масштабы такого поведения не были известны, и обычно предполагалось, что лишь несколько клеток совершают эти самоубийственные атаки.

Новое исследование, опубликованное в Current Biology, показывает, что это далеко не так: на некоторых участках бактериальных полей сражений почти все клетки убивают себя, чтобы осуществить массированную одновременную атаку.

Самоубийственное поведение очень редко встречается в природе, и обычно трудно понять, почему оно могло эволюционировать. Это исследование показывает, что миллионы бактерий одновременно участвуют в самоубийственном поведении. Более того, это происходит у самой изученной бактерии — обычной кишечной палочки Escherichia coli. Это открытие имеет поразительное сходство с поведением общественных насекомых — пчёл и муравьёв, которые также проводят крупномасштабные атаки против захватчиков, в которых многие из них гибнут.

Соавтор исследования доктор Элиза Гранато говорит: «Количество бактерий, погибших в этих атаках, было очень удивительным. Но исследование объясняет, почему они это делают: клетки вступают в самоубийственное поведение, когда они всё равно вот-вот умрут от токсина конкурента. Это поведение представляет собой последний выдох умирающих клеток, который позволяет им нанести мощный контрудар, прежде чем они сами погибнут».

Авторы изучали бактериальные поля сражений в лаборатории с помощью 3D-флуоресцентной микроскопии с интервальной съёмкой. Они нашли способ заставить клетки менять цвет, когда они вступают в самоубийственное поведение. Это позволило им отслеживать отдельные клетки на передовой с течением времени, когда они взаимодействуют с конкурентами, и видеть, когда и сколько клеток совершают эти атаки.

Соавтор, профессор Кевин Фостер, говорит: «Бактерии, такие как E. coli, могут быть как смертельными патогенами, так и защитными симбионтами, живущими внутри нас. То, выиграют ли эти бактерии свои войны, может означать разницу между хорошим здоровьем и разрушительной болезнью. Изучение бактериальных войн, следовательно, может помочь нам как отбросить патогены, так и продвинуть так называемые «дружественные» бактерии».

Исследователи надеются, что, поняв правила бактериальной войны в целом и используя это для создания пробиотических бактерий, их можно будет применять для укрепления здоровья и лечения инфекций.

Статья «Эволюция массового самоубийства в бактериальной войне» опубликована в Current Biology.