Гигантская бактерия использует уникальные процессы для выработки энергии
Бактерии семейства Epulopiscium достаточно велики, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, и в миллион раз превышают по объёму известную кишечную палочку E. coli.
В исследовании, опубликованном 18 декабря в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные из Корнеллского университета и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли впервые описали полный геном одного вида этой семьи гигантов — Epulopiscium viviparus.
Все представители этого вида живут симбиотически в кишечнике некоторых рыб-хирургов в тропических коралловых рифах, таких как Большой Барьерный риф и Красное море. В то время как большинство бактерий размножаются делением надвое, E. viviparus создаёт до 12 своих копий, которые растут внутри родительской клетки, а затем высвобождаются активными и подвижными (viviparus означает «живорождение»).
Исследователей особенно интересовало, как E. viviparus обеспечивает свои экстремальные метаболические потребности. Оказалось, что это ферментирующий организм, что делает загадку ещё больше, поскольку его огромный размер, интенсивное размножение и способность плавать требуют больше энергии.
Учёные обнаружили, что E. viviparus модифицировал свой метаболизм, чтобы максимально использовать свою среду:
- Использует редкий метод выработки энергии и движения (такой же способ плавания используют бактерии, вызывающие холеру).
- Посвящает огромную часть своего генетического кода производству ферментов, которые могут извлекать питательные вещества, доступные в кишечнике хозяина.
Среди наиболее активно производимых ферментов — те, что используются для синтеза АТФ, энергетической валюты всех клеток. Сильно складчатая мембрана, идущая по внешнему краю E. viviparus, обеспечивает важное пространство для энергопроизводящих и транспортных белков. Эта структура удивительно схожа по принципу работы с митохондриями в клетках более сложных организмов: увеличенная площадь поверхности создаёт «энергетическую станцию».
Это фундаментальное исследование имеет ряд потенциальных применений, особенно поскольку E. viviparus обладает эффективными стратегиями использования питательных веществ из водорослей. Водоросли — растущая цель для кормов для скота, возобновляемой энергии и питания человека, поскольку их выращивание не конкурирует с сельским хозяйством на суше.