Изучение социального взаимодействия дрожжей

Хотя дрожжи — одноклеточные грибы, они обладают сложным социальным поведением. Лаборатория Хелен Мерфи в Университете Уильяма и Мэри исследует это, изучая вид Saccharomyces cerevisiae.

Почему S. cerevisiae — важная модель

  • Эукариот: Как и растения, животные и человек, дрожжи — эукариоты, что делает их удобной моделью для изучения фундаментальных клеточных процессов.
  • Быстрая эволюция: В лаборатории можно наблюдать 6–7 поколений в день, «замораживая» популяции для изучения эволюционной истории.
  • Биомедицинская значимость: Помимо использования в хлебопечении и виноделии, S. cerevisiae помогает понять механизмы, актуальные для патогенных видов, например, Candida albicans.

Социальная жизнь дрожжей

Микроорганизмы, включая дрожжи, образуют пространственные сообщества с разнообразными взаимодействиями:

  • Кооперация и родственный отбор: Дрожжи образуют биоплёнки преимущественно с генетически близкими клетками. Обнаружен белок, действующий как механизм самоузнавания для избирательного связывания.

  • Формирование биоплёнок: Клетки организуются в структуры, похожие на «цветки», и создают внеклеточный матрикс.

  • Преимущества биоплёнок:

    • Удержание воды.
    • Коллективная защита: наличие drug efflux pumps (насосов выброса лекарств) на периферии колонии, которые откачивают антибиотики.

«Обманщики» и медицинский контекст

В сообществах дрожжей, как и в человеческих, появляются «обманщики» (cheaters), которые пользуются благами, но не вносят вклад. Лаборатория Мерфи получила грант от NSF на разработку методов превращения таких клеток в «троянских коней» для разрушения защитных механизмов биоплёнки.

  • Клиническая проблема: Патогенные дрожжи (например, Candida albicans) образуют устойчивые биоплёнки на катетерах и имплантах, с которыми трудно бороться.
  • Безопасная модель: Лаборатория изучает начальные этапы адгезии (прилипания) S. cerevisiae к пластиковым поверхностям, не культивируя вирулентные штаммы. После 800 поколений отбора дрожжи эволюционировали и научились прилипать даже к стеклу.

Вывод: Исследование социального поведения безвредных дрожжей S. cerevisiae открывает пути для борьбы с устойчивыми инфекциями, вызываемыми их патогенными родственниками.