Микроорганизмы:

ДНК у эукариот - не единственное их отличие от прокариот

News image

Все организмы, которые заселяют нашу планету, состоят из клеток. Зависимо от организации, организмы разделяются на два т...

Патогенные микроорганизмы

News image

Патогенные микроорганизмы это микроорганизмы паразиты, которые наносят вред своему хозяину. Микроорганизмов паразитов, о...

Основы вирусологии:

САНИТАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ. Санитарно-микробиологические исследования

Микроорганизмы, и в первую очередь бактерии, распространены в природе гораздо шире, чем другие живые существа. Благода...

Вирус полиомиелита

Полиомиелит (polios — серый, myelos — спинной мозг) (детский спинномозговой паралич, спинальный детский паралич, болез...

Схема выделения возбудителя малярии и амебной дизентерии

  Малярия Окр. по Романовскому—Гимзе (толстая капля, мазок) Серологический метод Парные [ сывороткиh НМФА, РИГА

Авторизация





Бактерии-альтруисты помогают своим сородичам-каннибалам себя съесть

бактерии-альтруисты помогают своим сородичам-каннибалам себя съесть

Расшифрован молекулярный механизм, регулирующий взаимоотношения в сообществе почвенных бактерий Bacillus subtilis. Их общественная жизнь полна драматизма: когда пищи становится недостаточно, одна половина бактерий убивает другую ядом. Погибшие служат пищей своим убийцам, которые не умирают от собственного яда благодаря особому защитному белку.

Группа ученых из Гарвардского университета в результате многолетних исследований выяснила генетическую подоплеку сложного социального поведения B. subtilis. Эти повсеместно распространенные почвенные бактерии относятся к числу наиболее хорошо изученных микроорганизмов. Геном «тонкой бациллы» прочтен еще в 1997 году. Его размер — 4 214 630 пар оснований, общее число генов — 4225, и функции большинства генов в общих чертах известны.

Этого, однако, недостаточно, чтобы понять механизмы, управляющие сложным поведением бациллы. Этот микроб, например, умеет при необходимости отращивать жгутики и приобретать подвижность; собираться в «стаи» (swarming behavior); принимать решения на основе химических сигналов, получаемых от сородичей; при этом используется особое «чувство кворума» (quorum sensing) — нечто вроде химического голосования, когда определенное критическое число поданных сородичами химических «голосов» меняет поведение бактерий. Мало того, B. subtilis способна собираться в многоклеточные агрегаты, по сложности своей структуры приближающиеся к многоклеточному организму.

В критической ситуации (например, при длительном голодании) бациллы превращаются в споры, устойчивые к неблагоприятным воздействиям, чтобы дождаться лучших времен. Но превращение в спору для B. subtilis — процесс дорогостоящий, требующий активизации около 500 генов, и эта мера приберегается на самый крайний случай. Ну а в качестве предпоследней меры в голодные времена микроб прибегает к убийству своих сородичей и каннибализму. Если, конечно, сородичей вокруг достаточно много, то есть плотность популяции высока. Если нет — тогда делать нечего, приходится превращаться в споры натощак.

Ученые выяснили, что при голодании у B. subtilis срабатывает особый генный переключатель, который может находиться лишь в одном из двух дискретных состояний (включено/выключено). «Переключатель» состоит из ключевого гена-регулятора Spo0A и нескольких других генов, которые взаимно активируют друг друга по принципу положительной обратной связи.

Активизация Spo0A приводит к целому каскаду реакций, в том числе к производству клеткой токсина SdpC, убивающего тех бацилл, у которых «переключатель» выключен. Тут вся хитрость в том, что голодание приводит к активизации Spo0A только у половины микробов. Погибшие клетки распадаются, высвободившиеся из них органические вещества всасываются убийцами. Если никаких перемен к лучшему так и не произойдет, они теперь, по крайней мере, будут превращаться в споры сытыми.

До сих пор было неясно, почему токсин убивает только тех бацилл, которые его не выделяют (то есть тех, у кого Spo0A не активирован). И вот что выяснилось. На мембране бацилл сидит защитный белок SdpI, выполняющий сразу две функции. Во-первых, он защищает клетку от токсина SdpC (просто хватает молекулы токсина и держит, не дает им ничего делать). Во-вторых, молекула белка SdpI, схватившая молекулу токсина, изменяется таким образом, что другой ее конец (торчащий из внутренней стороны мембраны) хватает и удерживает молекулы белка SdpR, функция которого состоит в том, чтобы блокировать производство защитного белка SdpI.

Таким образом, схватывание защитным белком молекулы токсина приводит к инактивации белка, тормозящего производство защитного белка. То есть чем больше будет токсина, тем больше клетка будет производить защитного белка. А как только токсин в окружающей среде закончится, молекулы SdpR перестанут инактивироваться, и производство защитного белка остановится.

По молекулярно-биологическим меркам это — крайне простой регуляторный каскад, проще некуда. Так бациллы защищаются от собственного токсина. А почему же бациллы с выключенным Spo0A оказываются незащищенными? Оказывается, синтез спасительного SdpI у них блокируется еще одним белком — AbrB. Отключить AbrB можно только путем включения Spo0A; поэтому клетки с выключенным Spo0A просто-напросто обречены.

На наш взгляд, самым интересным тут является даже не каннибализм бацилл-убийц, а альтруизм бацилл-жертв, которые отключают себе всё, что только можно, лишь бы помочь своим сородичам себя съесть.

Казалось бы, естественный отбор должен способствовать закреплению в потомстве признака «Spo0A включается при голодании» и отбраковывать особей с противоположным признаком. Действительно, ведь первые выживают и оставляют потомство, а вторые погибают, и так раз за разом, при каждой очередной голодовке. Однако генный «переключатель» упорно остается настроенным так, чтобы включаться при голодовке только в 50% случаев. Ведь если все особи в популяции захотят стать каннибалами, а жертвами — никто, то всё мероприятие потеряет смысл, есть будет некого. Интересы общества, как водится, оказываются выше личных, и каннибализм одних расцветает лишь благодаря альтруизму других.




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Микроорганизмы и человек:

Иммунная система

Среда обитания человека и других живых организмов весьма агрессивна. Нас подстерегают всевозможные вирусы и бактерии, ...

Микроорганизмы полости рта

В полости рта любого человека постоянно обитает достаточно большое количество микроорганизмов. Но существуют микрооргани...

Механизм работы препаратов

Как действуют химиотерапевтические средства? Наиболее вероятным выглядит предположение, что каждое из антибактериальны...

Иммунитет:

Гамма-глобулины

В 1937 году благодаря появлению электрофоретических методов разделения белков биологи наконец-то обнаружили, с каким к...

Детский иммунитет

Основные понятия об иммунитете Чтобы четко понимать, как улучшить состояние иммунной системы ребенка, необходимо знат...

Инструменты организма

Как работает вакцина? Какие изменения в организме проис­ходят после ее введения? Какова химическая природа иммунитета?...