Ученые выяснили, почему кишечные бактерии так хорошо плавают

Исследователи раскрыли загадку, почему бактерия, вызывающая пищевые отравления, плавает быстрее в более вязких жидкостях, таких как содержимое кишечника.

Результаты могут помочь найти способ остановить бактерию, поскольку они показывают, как форма её тела и компоненты, обеспечивающие движение, взаимозависимы. Это означает, что нарушение работы одной части может помешать бактерии проникнуть в кишечник.

Campylobacter jejuni вызывает миллионы случаев отравлений ежегодно. Ключевой этап её вторжения в организм — преодоление вязкого слизистого слоя кишечника. Учёные наблюдали, что C. jejuni плавает быстрее в вязких жидкостях, чем в воде, но причина была неизвестна.

Специалисты из Имперского колледжа Лондона, Университета Гакусюин в Токио и Медицинского центра Юго-Западного Техасского университета сняли движение C. jejuni на видео. Результаты опубликованы в PLOS Pathogens.

Для движения C. jejuni использует два противоположных жгутика (флагеллы) на концах тела. Их одновременная работа долгое время ставила учёных в тупик.

Соавтор работы доктор Эли Коэн отметил: «Было странно, что у бактерии есть хвост с обоих концов — это как два двигателя на носу и корме корабля. Только наблюдая за бактерией в действии, мы увидели, как два хвоста умно работают вместе».

Команда создала штаммы C. jejuni с флуоресцентными жгутиками и использовала высокоскоростную микроскопию. Они обнаружили, что для движения вперёд бактерия оборачивает ведущий жгутик вокруг своего спиралевидного тела. Оба жгутика начинают смотреть в одном направлении и создают единую тягу.

Для смены направления бактерия меняет, какой жгутик оборачивается вокруг тела, что позволяет совершать быстрые развороты на 180 градусов.

Также выяснилось, что процесс оборачивания жгутика легче происходит в вязких жидкостях: липкость помогает оттолкнуть жгутик назад вокруг тела. В менее вязких жидкостях ни один жгутик не мог обернуться.

Руководитель исследования доктор Морган Биби сказал: «Наше исследование убивает двух зайцев: мы не только поняли, как движется C. jejuni, но и разрешили парадоксы — как она плывёт в одном направлении с противоположными жгутиками и почему быстрее в более вязкой жидкости».

Исследование также показало, что спиральная форма тела бактерии критически важна для оборачивания жгутика, демонстрируя взаимозависимость этих компонентов. Это дополняет предыдущую работу команды, показавшую ко-зависимость частей «мотора», вращающего жгутики.