Бактерии под микроскопом: Новая модель роста туберкулёзной палочки

Команда инженеров, биологов и физиков из EPFL, используя комбинацию современных микроскопов, раскрыла новые детали роста микобактерий, в семейство которых входит и возбудитель туберкулёза. Этот процесс, описанный в статье в Nature Communications, может играть роль в устойчивости к антибиотикам и других защитных механизмах бактерий.

Разрешение спора о росте бактерий

Микобактерии — это палочковидные организмы длиной в несколько миллионных долей метра. Они размножаются, удлиняясь и затем делясь пополам. Каждая новая клетка имеет два конца (полюса): один унаследован от материнской клетки («старый» полюс), а второй образовался во время деления («новый» полюс).

До сих пор рост микобактерий описывали две конкурирующие теории: униполярная модель (рост только на старом полюсе) и биполярная модель (оба полюса растут с одинаковой скоростью).

Комбинация двух методов визуализации

Для наблюдения процесса роста с высоким разрешением команда использовала два метода покадровой съёмки: атомно-силовую микроскопию и оптическую микроскопию. Оптические микроскопы позволяют заглянуть внутрь клетки, но без деталей, а атомно-силовые дают нанометровое разрешение, но не видят внутрь. Сочетание методов дало необходимую информацию.

Двухстадийный механизм роста

Исследователи показали, что истина находится между двумя теориями. В начале старый полюс растёт значительно быстрее нового. Однако незадолго до деления новый полюс переходит от медленного роста к быстрому, достигая той же скорости, что и унаследованный. Эта двухфазная («бифазическая») модель отражает двухстадийный процесс.

Похоже, этот механизм даёт микобактериям преимущество для выживания. Исследования в США показали, что принуждение к более симметричному росту делает организмы менее устойчивыми к определённому антибиотику. Связь между механизмом роста и устойчивостью установлена, но причина неизвестна.

Решение этой загадки крайне актуально, поскольку самый известный вид микобактерий, M. tuberculosis, вызывает самое смертоносное инфекционное заболевание в мире, уносящее 1.5 миллиона жизней ежегодно, а лекарственно-устойчивые штаммы становятся всё более распространёнными.