Полезные бактерии в гавайском кальмаре привлекаются жирными кислотами
Гавайский кальмар-бобтейл известен своим светящимся органом, который помогает обманывать хищников. Этот ночной головоногий моллюск зависит от взаимовыгодных отношений со светящейся бактерией Vibrio fischeri. Бактерия дает кальмару способность имитировать лунный свет на поверхности океана, обманывая тюленей-монахов и других хищников.
Исследование, опубликованное профессором Эдвардом (Недом) Руби из Тихоокеанского центра биологических исследований Университета Гавайи и его коллегами из Университета Висконсин-Мэдисон, показало, что Vibrio fischeri обладает новым типом рецепторов. Эти рецепторы чувствуют присутствие и концентрацию жирных кислот — строительных блоков всех клеточных мембран. Этот класс рецепторов позволяет бактерии мигрировать в сторону короткоцепочечных жирных кислот — явление, известное как хемотаксис.
«Это первый пример рецептора для этого класса соединений, и, по-видимому, он эволюционировал и ограничен семейством морских бактерий Vibrionaceae», — сказал Руби.
Химическая сигнализация позволяет бактериям общаться, собирать информацию об окружающей среде и определять, с кем создавать симбиоз. Например, новорожденные кальмары-бобтейлы не рождаются с Vibrio fischeri. Они привлекают её, и только её, из окружающей морской воды с помощью хемоаттрактантов и захватывают в свои светящиеся органы.
Однако недавно обнаруженные сенсоры жирных кислот не требуются бактерии для начала симбиоза с кальмаром. Таким образом, способность мигрировать к жирным кислотам, по-видимому, играет критическую роль в каком-то другом аспекте жизненного цикла бактерии.
«Интересно, что у Vibrio fischeri ген, кодирующий этот рецептор, дублирован, так что клетка имеет две копии схожих и, по-видимому, функционально идентичных генов. Такая генетическая "инвестиция" в этот рецептор предполагает, что способность чувствовать и мигрировать к жирным кислотам может быть важна в патогенности других видов Vibrio, таких как Vibrio cholerae [вызывающая холеру], Vibrio vulnificus [вызывающая некротизирующие кожные инфекции и гастроэнтерит] и других», — отметил Руби.
Все организмы, включая человека, используют хемотаксис для привлечения полезных микробов к специфическим тканям. Например, младенцы, контактируя с бактериями в окружающей среде, должны привлекать желаемые виды к определённым тканям — кишечнику, коже, зубам, репродуктивному тракту, — которые должны быть заселены этими бактериями.
В будущем Руби и коллеги продолжат попытки обнаружить аттрактанты, которые позволяют Vibrio fischeri быть единственным видом бактерий, способным колонизировать светящийся орган кальмара. Отслеживать один вид проще, чем когда для колонизации ткани (как в случае с кишечником) необходимы десятки или сотни видов бактерий.
Понимание того, как происходит эта колонизация, приведет к лучшему пониманию того, как формируются многочисленные микробиомы Земли, и позволит нам лучше конструировать и управлять ими.