Необычное деление клеток в Карибском море

Большинство бактерий делятся, располагая белок FtsZ в месте деления. Традиционно считалось, что FtsZ должен организоваться в кольцо, чтобы рекрутировать дюжину других белков и вместе с ними оказывать однородное и одновременное сжимающее усилие, перетягивая бактерию с боков. Хотя до сих пор идут споры о том, какой из белков комплекса деления генерирует сжимающую силу, никогда не подвергалось сомнению, что FtsZ образует кольцо. Будь оно из непрерывных филаментов FtsZ или из коротких и частично перекрывающихся, будь оно пятнистым, эллиптическим или тороидальным, кольцо долгое время считалось sine qua non для клеточного деления.

Учебники по клеточной биологии бактерий были написаны на основе изучения микроорганизмов, которые можно выращивать в лаборатории. Однако большинство микробов пока не культивируются и могут наблюдаться только в их естественной среде. Так обстоит дело с микробами, вступающими в тесные ассоциации с многоклеточными организмами.

Команда Сильвии Булгарези изучает бактерии, которые растут и размножаются на поверхности небольшого семейства морских нематод Stilbonematinae. Именно на тех, что обитают вокруг тропического острова в середине Карибского моря, была обнаружена необычная бактерия. Анализ этой бактерии, симбионта морской нематоды Robbea hypermnestra, оживляет дискуссию о том, как генерируется сжимающая сила, приводящая к делению бактериальной клетки.

Симбионт — это палочковидная бактерия размером примерно 1 x 3 мкм, прикрепленная одним полюсом к поверхности своего хозяина-нематоды. Первая странность: она ориентирует свою плоскость деления параллельно длинной оси, что заставляет ее делиться продольно, а не поперечно (как это делают обычные палочковидные бактерии). Но как будто построить стенку и перетянуть мембрану на расстоянии примерно в три раза длиннее — недостаточно сложно, этот изобретательный организм довершает картину асинхронным делением. А именно: сначала она впячивается у полюса, прикрепленного к нематоде, а затем у свободного полюса. «Но самый большой сюрприз ждал нас, когда мы искали кольцо FtsZ и не нашли его», — объясняет Николаус Лайш, первый автор статьи и в настоящее время постдок в Институте Макса Планка в Бремене.

Деление симбионта R. hypermnestra озадачило ученых, которые не могут понять, какое эволюционное преимущество может дать такое причудливое деление. Одно из возможных объяснений заключается в том, что это позволяет симбионту оставаться верным своему червю-хозяину. «Продольное деление могло развиться, чтобы передать прикрепление к хозяину обеим дочерним клеткам. Другими словами, чтобы избежать потери одной дочерней клетки в песок или море», — предполагает Булгарези.