Прятки: в некоторых средах эффективная стратегия против хищных бактерий

Хищники и жертвы встречаются по всему древу жизни, даже среди бактерий. Bdellovibrio bacteriovorus — один из таких бактериальных хищников, эффективно убивающий распространённую бактерию E. coli. Этот хищник проникает внутрь жертвы и пожирает её изнутри, одновременно делясь на четыре или шесть потомков. Затем хищные бактерии разрывают жертву и начинают охоту за следующей. B. bacteriovorus присутствует в почве и, как и её жертва E. coli, может обнаруживаться в нашем кишечнике.

Чтобы понять, как E. coli выживает в присутствии такого эффективного хищника в естественных условиях, учёные из Института нанонауки Кавли в Делфтском техническом университете (Нидерланды) вместе с коллегами из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) изучили их противостояние в разных средах. E. coli не имела шансов на «открытом пространстве», но поддерживала удивительно большую популяцию в среде со множеством маленьких камер.

Статья исследователей будет опубликована в Proceedings of the Royal Society B. Это важный вклад в понимание поведения хищных бактерий. Кроме того, хищные бактерии могут стать возможной альтернативой антибиотикам в будущем.

85 камер

Для изучения противостояния хищных бактерий и их жертв исследователи создали две среды. Первая состоит из 85 камер размером 100 x 100 x 15 микрометров каждая, соединённых узкими каналами. Вторая — открытое пространство аналогичного размера. В открытой среде, сравнимой с голой равниной, у E. coli не было шансов на выживание. Вся популяция была уничтожена за несколько часов.

Истребитель

Неудивительно, что E. coli не может выжить на открытом пространстве. Bdellovibrio bacteriovorus — грозный противник: помимо эффективности, он чрезвычайно быстр. B. bacteriovorus — чемпион по скорости плавания и может плавать в десять раз быстрее E. coli. Хотя сама бактерия едва достигает одного микрометра в длину, она может развивать скорость 160 микрометров в секунду. Это эквивалентно скорости истребителя в человеческом масштабе.

Прячась в углах

Удивительно, но популяция E. coli смогла выжить в фрагментированной среде. Одно из возможных объяснений — E. coli повторно заселяет пространства, где уже побывал хищник, перемещаясь из соседней камеры. Однако, вероятно, это не основной механизм. Более правдоподобно, что группы E. coli «прячутся» в многочисленных углах фрагментированной среды, где они образуют скопления в виде биоплёнок. Известно, что бактерии в биоплёнках выделяют множество веществ, что, вероятно, помогает защититься от B. bacteriovorus. Эти данные важны, поскольку в естественных условиях (например, в кишечнике) бактерии также живут в фрагментированных пространствах.

Программируемые антибиотики

Хотя детали защиты E. coli от хищных бактерий ещё неизвестны, этот вопрос важен для борьбы с вредными бактериями. В будущем можно будет модифицировать хищные бактерии для целевой атаки на вредные бактерии, не затрагивая полезные. Преимущество таких бактерий перед антибиотиками — они не вызывают массового уничтожения важной для здоровья микрофлоры кишечника. Использование хищных бактерий может в будущем стать жизнеспособной альтернативой антибиотикам, к которым у бактерий растёт устойчивость. Поэтому знание защитных механизмов бактерий крайне важно.