Взаимопомощь в микромире
С детства нас учат, что взаимопомощь - это хорошо. Вместе мы сильнее, чем по отдельности. К сожалению, вырастая, мы зачастую забываем эту простую истину, в то время как бактерии активно используют эту стратегию для процветания.
Уже достаточно давно известно, что бактерии, живущие в одной среде, обмениваются питательными веществами, причем не обязательно с представителями своего вида. Однако в большинстве своем ученые придерживались мнения, что это происходит пассивно: одни клетки, имея избыток какого-либо элемента, просто выбрасывают его в окружающую среду, а другие, кому этого элемента как раз не хватает, подбирают их.
Чтобы проверить эту гипотезу ученые провели следующий эксперимент. Две разные бактерии (кишечная палочка E.coli и почвенная бактерия A. baylyi) были генетически модифицированы так, чтобы они не могли производить незаменимые аминокислоты, но для каждой бактерии аминокислоты были разные. По отдельности бактерии росли крайне плохо, а вот вместе они чувствовали себя превосходно. Далее ученые разделили две популяции мембраной, через которую бактерии не могли пройти, а вот обмену аминокислот она не препятствовала. К удивлению наблюдателей, бактерии росли также плохо, как и по отдельности. Вывод был очевиден: для обмена микроэлементами им необходим непосредственный контакт.
Далее встал новый вопрос: как? Ответ на него ученым помог получить электронный микроскоп. Оказалось, что бактерии формируют между собой трубчатые нано структуры, через которые и происходит обмен аминокислотами, причем активными участником этого процесса выступает именно кишечная палочка. Предположительно, это связано с подвижностью E.coli (в отличие от нее A. Baylyi малоподвижна), которая плавает в поисках потенциального компаньона. Любопытно, что образование нанотрубок между клетками запускается именно недостатком аминокислот.
Конечно, еще много белых пятен в вопросе взаимопомощи у бактерий, например, как они узнают с кем дружить, как защищают себя от потенциальных токсинов и прочее. Но эти исследования открыли целую новую область в вопросе взаимодействий в микромире, который, как оказалось, не так уж хорошо и изучен.
Очевидно, что такой активный способ обмена недостающими питательными веществами является более экономичным с точки зрения расходования ресурсов, чем пассивный. Ведь тогда питательные вещества не засоряют среду обитания, а отправляются целенаправленно к тому, кто в них нуждается. Это полностью окупает затраты энергии на поиск партнера и «строительство» нано-тоннеля. Оказывается, нам есть чему поучиться у представителей микромира. Взаимопомощь и личный контакт ничто не заменит не только у людей, но и у бактерий.
Публикация: http://dx.doi.org/10.1038/ncomms7238