Как скорость роста влияет на выживаемость бактерий
Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) на примере бактерий E. coli показали, что слишком быстрый рост ухудшает их способность переживать периоды голода. Результаты могут помочь повысить эффективность антибиотиков.
Связь между ростом и выживанием
Биологическая приспособленность (фитнес) бактерий зависит от двух факторов: скорости роста при наличии пищи и способности выживать в условиях дефицита питательных веществ. Новое систематическое исследование впервые показало прямую связь между этими факторами: лучше всего питавшиеся и быстрее всего росшие бактерии первыми погибали при лишении пищи.
Экспериментальные данные
Учёные проводили эксперименты с культурами E. coli:
- Бактерии выращивали на питательных растворах разного состава.
- Затем их полностью лишали пищи ("нулевая диета").
Наблюдения показали, что в фазе голодания все бактерии прекращали размножаться, переходя в "фазу поддержания", когда энергия тратится только на поддержание метаболизма. Смертность в этой фазе была особенно высока среди быстрорастущих E. coli.
Причина низкой выживаемости
Обильно питавшиеся бактерии имели повышенные энергетические потребности. В условиях голода они, будучи "настроены" на быстрый рост, растрачивали энергетические ресурсы, что и приводило к их гибели. Эволюция благоприятствует не максимально быстрому размножению, а балансу между скоростью роста и выживаемостью.
Потенциальное применение
Результаты открывают путь к новым подходам в антибиотикотерапии. По принципу "кнута и пряника" можно было бы сначала стимулировать рост кишечных бактерий (например, сладкой пищей), чтобы ослабить их, а затем применить антибиотик для лечения инфекции. Однако для конкретных рекомендаций необходимы дальнейшие исследования.