Исследовательская группа по экспериментальной экологии и эволюции Института химической экологии имени Макса Планка (Йена, Германия) под руководством доктора Кристиана Коста (Christian Kost) открыла новый тип взаимодействия между клетками бактерий, при котором они «соединяются» нанотрубочками и обмениваются с их помощью нужными им химическими соединениями. Причем так могут делать даже бактерии разных видов. Полный отчет об этой научной работе опубликован в журнале Nature Communications, мы же изучили пресс-релиз института.
О том, что бактерии могут обмениваться питательными веществами, уже некоторое время было известно. Однако до сих пор непонятно было, как именно они это делают: самым ли простым способом, — одни выделают вещества в окружающую среду, а другие потом поглощают их из нее, — или же здесь задействован более сложный механизм.
Чтобы ответить на этот вопрос, немецкие ученые поселили в одной культуре бактерии двух видов: почвенный микроб Acinetobacter baylyi и кишечную палочку Escherichia coli. Из генома и тех, и других ученые удалили гены, отвечающие за выработку некоторых аминокислот — сложных молекул, которые служат строительными «кирпичиками» для белков. Одним бактериям, таким образом, не хватало одних аминокислот, а другим, соответственно — других, но при этом клетки обоих видов успешно росли и развивались. Очевидно, это происходило за счет обмена аминокислотами.
Однако, когда ученые поставили между бактериями разных видов мембрану, которая пропускала аминокислоты, но предотвращала непосредственный контакт между клетками, обмен сразу же прекратился и клетки обоих видов захирели. Это означает, что для обмена клеткам бактериям нужно контактировать. Под электронным микроскопом немецким исследователям удалось разглядеть, что этот процесс происходит благодаря микротрубочкам, которые протягиваются от одной бактерии к другой.
Интересно, что в то время, как Escherichia coli может двигаться в жидкой среде, Acinetobacter baylyi таким умением не обладает. То есть, кишечным палочкам пришлось подплыть к своим «визави» специально, чтобы обменяться с ними аминокислотами через нанонтрубки.
«Для меня самый увлекательный вопрос теперь заключается в том, действительно ли бактерии являются простейшими одноклеточными организмами, или мы на самом деле имеем дело с особым видом многоклеточности, когда клетки бактерий соединяются вместе, чтобы расширить свои возможности», — сказал доктор Кост.
Это открытие открывает новые интересные перспективы в промышленном использовании бактерий, например, некоторые из них можно «научить» вырабатывать биотопливо. В перспективе можно будет создавать «фабрики» из разных видов генно-модифицированных бактерий, которые будут работать вместе, обмениваясь необходимыми для этого веществами.
Возвращаясь к кишечной палочке, напомним, что недавно ученым удалось, заблокировав процесс деления клетки, вырастить гигантского представителя этого вида, длиной целых три четверти миллиметра.
