Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж

В мировом океане обитает множество бактерий, и все они сталкиваются с одной проблемой: нехваткой питательных веществ. Где-то их достаточно, а где-то — нет.

Поэтому некоторые бактерии стали охотиться на другие микроорганизмы в поисках пропитания.

Хотя эта стратегия эффективна, исследователям удалось обнаружить лишь несколько видов хищных бактерий. Среди них — почвенная бактерия Myxococcus xanthus и Vampirococcus, который высасывает свою жертву, как вампир.

В новом исследовании учёные из ETH Zurich под руководством профессора биологии Мартина Пилхофера и его коллег Юн-Вей Лиена и Грегора Вайса открыли нового редкого хищника — нитевидную морскую бактерию Aureispira.

У бактерии есть молекулярные структуры, похожие на крючья, которые помогают ей захватывать жертву, и «болтовая пушка», с помощью которой она её убивает.

Aureispira, подобно пиратскому кораблю, быстро движется к своей добыче — например, к бактериям Vibrio. Если нападающий сам свободно плавает в воде, он ждёт, пока жертва приблизится.

При контакте захватывающие крючки запутываются в жгутиках жертвы, и она не может выбраться. Через несколько секунд Aureispira выстреливает из своих пушек, чтобы пробить дыры в мембране бактерии Vibrio.

Исследователи смогли показать, как хищник поглощает компоненты клеток жертвы.

Это напоминает пиратский набег на чужой корабль, — говорит Пилхофер.

Aureispira становится хищной, только когда ей не хватает питательных веществ. В благоприятных условиях бактерия воздерживается от охоты и «сворачивает» своё „оружие“. Но если бактерию посадить на диету, она начинает охотиться: клетка перестраивается, чтобы добывать пропитание.

Учёные называют такой образ жизни иксотрофией. Исследователи из Венского университета выяснили, что так себя ведут не только бактерии в лаборатории, но и микроорганизмы из морских образцов.

Новая визуализация раскрывает детали

Исследователи изучили функции и молекулярную структуру захватных крючьев и пушек с помощью световой микроскопии и криоэлектронной микроскопии.

Эти методы позволили сохранить и проанализировать молекулярные структуры без искажений и в их естественном окружении. Усовершенствованная версия метода также позволяет определить структуру белков, из которых состоит оружие бактерий. Все эти методы доступны в центре компетенции ScopeM при ETH Zurich, благодаря которому и стало возможным проведение исследования, — говорит Вайс.

Пилхофер и Вайс уже 10 лет изучают сократительные инъекционные системы — «бактериальные пушки». У других хищных бактерий они часто заряжены токсинами для немедленного убийства жертвы.

Можно предположить, что такие пушки удастся использовать для введения активных ингредиентов в отдельные клетки с помощью молекулярной машины.

Некоторые хищные бактерии охотятся на цианобактерии. Это означает, что их можно использовать для борьбы с цветением водорослей или для остановки распространения бактерий Vibrio. По словам Вайса, эти бактериальные хищники очень эффективны.

Результаты опубликованы в издании Science.

17.10.2024