В исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые из Университета Флиндерса проанализировали миграцию микробных сообществ на большие расстояния и получили неожиданные результаты. Специалисты исследовали микробные сообщества, обитающие в сточных водах, в системе труб, которая позволяла отслеживать их перемещение. Ученые проанализировали как таксономический состав сообществ (какие виды присутствуют в системе), так и генные профили (что именно активно делают бактерии) по мере их миграции на расстояние в несколько метров в течение недели.
«По сути, мы создали экспериментальную систему для изучения миграции бактерий на большие расстояния и в течение длительного времени — с помощью садовых шлангов из строительного магазина», — объясняет доктор Григсон, автор работы.
Исследователи обнаружили, что часть исходного сообщества, обитавшего в сточных водах, отделилась и самоорганизовалась в мигрирующие группы, которые можно было увидеть невооруженным глазом. Эти группы доказали, что бактерии могут мигрировать на огромные расстояния — не поодиночке, а в составе разнообразных скоординированных сообществ, которые также переносят вирусы и «путешествующие» микробы, которые даже не умеют плавать.
По мере миграции суровые условия путешествия действуют как естественный фильтр, отбирающий самые сильные и эффективные в плане получения питательных веществ бактерии, которые обеспечивают поступательное движение микробного сообщества.
Новое исследование, имитирующее сложную структуру естественной микробной среды, показало, что более 500 видов бактерий мигрируют на расстояния в несколько метров. При этом сообщество постоянно видоизменяется. Доминирующие бактерии часто сменяют друг друга, но редким бактериям удается сохраниться и пережить путешествие.
«Мы хотели выяснить, сможет ли один вид вытеснить все остальные во время миграции и будут ли вирусы распространяться вместе с мигрирующим сообществом или останутся позади», — говорит доктор Григсон. «Поскольку наша установка позволяла наблюдать за миграцией в режиме реального времени, мы наконец смогли изучить движение микроорганизмов как массовое явление, а не как перемещение отдельных клеток».
Ученые наполнили садовую трубку гелем, богатым питательными веществами и красителем, меняющим цвет, чтобы визуально отслеживать путь бактерий. Затем с помощью секвенирования ДНК они смогли определить генетические особенности мигрирующего сообщества, что позволило составить карту того, какие микробы двигались впереди, а какие отстали.
«Результаты показывают, что бактерии не просто плавают, чтобы убежать от заражающих их вирусов, — говорит доктор Григсон. — Вместо этого они объединяются, чтобы охотиться за пищей, захватывая с собой вирусы и микробы, которые не могут плавать сами по себе».
Сохранение микробного разнообразия во время миграции имеет огромное значение для реальной жизни. В медицинском контексте это открывает возможности для понимания того, как потенциально опасные патогены, не способные к плаванию, могут распространяться в организме человека, а также в больницах и системах водоснабжения, перемещаясь вместе с мобильными сообществами.
С точки зрения экологии, исследование показывает, как экосистемы сохраняют биоразнообразие и устойчивость, позволяя редким, но крайне важным микроорганизмам заселять новые места обитания, поддерживать плодородие сельскохозяйственных почв и очищать сточные воды за счет слаженной командной работы.
[Фото: dcstudio / Magnific.com]
