Как бактерии контролируют свой размер
Учёные традиционно изучали бактерии в больших количествах, а не по отдельности. Работая с десятками миллионов клеток в колбе, они отслеживали их рост по тому, насколько клетки затемняли свет, проходящий через пробирку.
Этот метод показал, что популяции бактерий растут экспоненциально, удваивая массу через равные промежутки времени. Было разумно предположить, что отдельные клетки ведут себя так же, делясь только после удвоения размера.
Однако в онлайн-выпуске журнала Current Biology от 24 декабря группа учёных под руководством Сакджуна Джуна из Калифорнийского университета в Сан-Диего, включая Петру Левин, PhD, доцента биологии из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, сообщает, что эта гипотеза была неверна.
«Хотя в среднем масса действительно удваивается, — сказала Левин, — при наблюдении за отдельными клетками становится ясно, что происходит что-то другое».
Вместо изучения популяций клеток в колбе группа Джуна использовала микрофлюидное устройство «машина-мать», чтобы проследить за сотнями тысяч отдельных клеток от рождения до деления.
Они обнаружили, что вместо удвоения размера каждое поколение, каждая клетка добавляет один и тот же объём (или массу). Ключевым моментом стало то, что маленькая клетка добавляла тот же объём, что и большая.
Почему это правило работает? «Хотя это может показаться нелогичным, за многие поколения это правило гарантирует, что клетки в популяции сохраняют постоянный размер», — пояснила Левин.
«Это исследование действительно показывает, как новые технологии, в данном случае разработка "машины-матери" для визуализации отдельных бактерий в реальном времени, могут привести к новым и неожиданным ответам на старые вопросы», — отметила Левин.
«Определение правила роста важно, — добавила она, — потому что оно даёт ключи к пониманию лежащего в основе биохимического механизма, который в конечном итоге контролирует рост. Этот механизм, вероятно, необходим или почти необходим, а значит, является хорошей мишенью для новых противомикробных препаратов».
«Удивительно мало известно о биологическом контроле размера в целом, — сказала Левин. — Почему мы такого размера? Почему наши органы такого размера? Почему клетки в этих органах имеют стереотипный размер? Что это регулирует? Мы принимаем всё это как должное, но на самом деле очень мало что из этого понятно».