Как пахучие подгузники могут помочь в борьбе с бактериями

Исследователи из Кембриджа обнаружили, что бактерии «планируют наперед», ужесточая свой «пояс», чтобы выжить в предстоящий период дефицита. В условиях растущей обеспокоенности по поводу роста антибиотикорезистентности, результаты, опубликованные в журнале PLOS ONE, могут привести к новым способам борьбы с опасными бактериями.

Бактерии переходят в «режим экономии»

Работая с физиками из Кавендишской лаборатории, Ханна Геймстер и Дэвид Саммерс из Департамента генетики показали, что по мере истощения ресурсов бактерии переключаются в режим экономии, индивидуально решая потреблять меньше, пока условия не улучшатся.

Ключевая роль индола

Саммерс и Геймстер выявили это поведение, изучая индол — химическое вещество, ответственное за неприятный запах в детских подгузниках (а также используемое в парфюмерии). Это ключевая сигнальная молекула у бактерий.

• Уже много лет известно, что бактерии используют низкие концентрации индола для общения друг с другом.
• Данное исследование впервые показывает, что бактерии также используют это химическое вещество совершенно другим и драматичным способом — производя высокие кратковременные импульсы индола, которые накапливаются внутри бактериальной клетки и заставляют её перейти в режим экономии.

По словам Геймстер: «Эффекты низкой концентрации индола тонкие, но более высокие концентрации могут, например, лишить клетки способности делиться или полностью остановить рост».

Эксперименты с Escherichia coli

Ученые выращивали две культуры бактерий E. coli: нормальную, производящую индол, и мутантный штамм, утративший эту способность.

1. Длительный голод (10 дней): Когда бактерии перестали кормить, мутанты изначально чувствовали себя лучше. Однако в долгосрочной перспективе жизнеспособность дикого типа снизилась лишь на треть, а у мутантов — на 80%. Без индола мутанты не могли «планировать наперед» и хуже выживали в долгосрочном периоде.
2. Смешанная культура: Когда в популяцию дикого типа E. coli подселили 1% мутантов, лишенных индола, и наступил голод, нормальные клетки начали замедляться, чтобы растянуть ресурсы. Мутанты же «буйствовали», быстро размножаясь и съедая все запасы пищи, что привело к гибели всей культуры.

Значение для борьбы с инфекциями

«Наши результаты имеют множество применений, поскольку индол играет такую важную роль в реакции бактерий на стресс, включая антибиотики. Если мы поймем, как они используют сигнальные системы, чтобы справиться с лекарствами, которые мы против них применяем, это должно помочь нам найти новые способы обойти их защиту», — заявила Геймстер.

Открытие совершенно нового способа использования индола для коммуникации может помочь ученым найти новые методы контроля над опасными бактериями, такими как MRSA.

Бактерии — сложные организмы

Исследование также показывает, что бактерии — это не простые существа, а сложные организмы с изощренными стратегиями выживания.

Саммерс подчеркивает: «Я хочу разрушить представление о том, что бактерии просты, потому что это невероятно наивный взгляд на очень сложную клетку. По сравнению с людьми бактерии эволюционируют невероятно долго, поэтому они лучше справляются с тем, чтобы быть бактериями, чем любой другой организм — с тем, чтобы быть самим собой».