Спорация могла дать начало внешней мембране бактерий: исследование
Бактерии обычно делятся на два класса: с одной мембраной и с двумя. Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) использовали мощную технику визуализации и обнаружили, что может быть «недостающим звеном» между этими классами, а также правдоподобное объяснение возникновения внешней мембраны.
Этим «недостающим звеном» является бактерия Acetonema longum — представитель малоизвестного семейства бактерий, которые имеют две мембраны и реагируют на экстремальные условия, образуя защитные споры (процесс спорации). Вне этого небольшого семейства споры образуют только бактерии с одной мембраной.
Используя электронную криотомографию (ECT), группа профессора Гранта Йенсена получила высокодетальные изображения процесса спорации у A. longum. Они обнаружили, что часть внутренней мембраны материнской клетки фактически становится внешней мембраной новой клетки (споры).
Ключевые наблюдения процесса:
- Спорация начинается с асимметричного впячивания внутренней мембраны, создавая материнскую клетку и меньшую дочернюю клетку внутри исходной внешней мембраны.
- Материнская клетка поглощает дочернюю, окружая её дополнительным слоем мембраны, происходящим из исходной внутренней мембраны.
- В результате спора оказывается окружённой двумя мембранами внутри материнской клетки, которая затем отмирает.
- При прорастании споры в благоприятных условиях она сохраняет обе мембраны. Одна из них (бывшая часть внутренней мембраны материнской клетки) преобразуется во внешнюю мембрану новой бактерии.
Доказательства преобразования мембраны:
- Во внешней мембране A. longum обнаружен липополисахарид (LPS) — ключевой макромолекулярный маркер истинной внешней мембраны.
- Расчёты показали, что внешняя мембрана немного плотнее внутренней, что характерно для двемембранных бактерий.
- Анализ геномов около тысячи бактерий показал, что A. longum обладает полным набором генов, которые обычно коррелируют с наличием двойной мембраны и способностью к спорации.
Это открытие позволяет предположить, что общий предок бактерий с одной и двумя мембранами мог быть спорообразующей бактерией, подобной A. longum. Спорация, приводящая к образованию второй мембраны вокруг клетки, могла стать эволюционным механизмом возникновения внешней мембраны.