Новое исследование показывает, что некоторые бактерии могут образовывать нанотрубки между отдельными клетками, которые позволяют клеткам обмениваться питательными веществами, метаболитами друг с другом.
Бактерии, как правило, процветают там, где колонии различных видов поддерживают рост и обмен питательных веществ между собой. Тем не менее, не было ясно, выпускают ли они метаболиты в окружающую среду, чтобы забрать их в последующем, или используют другие механизмы питательного обмена.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые из нескольких немецких научно-исследовательских центров показывают, что обмен питательными веществами у бактерий происходит через нанотрубки, которые нанизаны между отдельными клетками. Их исследование посвящено изучению двух видов бактерий: микробов кишечной палочки и почвенных бактерии Acinetobacter baylyi.
Первое, что ученые сделали, это удалили различные гены у каждого вида, чтобы они не могли производить определенные аминокислоты. Исследователи обнаружили, что при культивировании бактерии смогли поставлять аминокислоты другим бактериям, которые не могли производить их для себя.
Затем они вырастили два вида бактерий очень близко друг к другу, но отделенные фильтром так, что аминокислоты не могли пройти между ними с помощью культуральной среды, и не было прямого контакта между клетками двух видов. Во втором эксперименте бактерии погибли. Ученые сделали вывод, что прямой контакт между клетками необходим для обмена питательными веществами, и тогда оба штамма будут процветать.
Когда исследователи наблюдали за культурой, содержащей два вида, под электронным микроскопом, они увидели маленькие нитевидные нанотрубки, соединяющие отдельные клетки. Они позволяют клеткам обмениваться метаболитами друг с другом.
Ученые были удивлены, обнаружив, что только кишечная палочка способна производить нанотрубки, как среди собственных клеток, так и между клетками.
Кристиан Кост (Christian Kost) предполагает, что, возможно, только бактерии, которые могут плавать, в состоянии найти партнеров с помощью нанотрубок. Кишечная палочка может плавать, в то время как А. baylyi не может. Он отмечает, что отсутствие аминокислот заставляет клетки, которые могут плавать, искать другие клетки для передачи информации по нанотрубкам. Когда у них удалили ген и они не могли производить аминокислоту, бактерии стремились компенсировать путем получения питательных веществ от своих соседей.
Это может быть преимуществом для видов бактерий, живущих в сообществах. Исследователям было любопытно узнать, могут ли бактерии использовать другие средства, чтобы получить питательные вещества друг от друга – например, вести себя как паразиты?
Другой вопрос, на который они хотят ответить: как бактериальные клетки выбирают клетки, и что позволяет им избегать случайного присоединения к недружественным клеткам, которые стали бы посылать им токсины.
«Для меня самый захватывающий вопрос, на который еще предстоит ответить, являются ли бактерии на самом деле одноклеточными и относительно просто структурированными организмами. Или на самом деле это какой-то другой тип многоклеточности, когда бактерии увеличиваются путем присоединения друг к другу, объединяя свои биохимические способности», — добавляет автор исследования Кристиан Кост.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Pande, Samay; Shitut, Shraddha; Freund, Lisa; Westermann, Martin; Bertels, Felix et al. (2015) Metabolic cross-feeding via intercellular nanotubes among bacteria // Nature Communications – vol. 6
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.