Бактерии используют суицидальное поведение, чтобы защитить свою колонию

Новое исследование, проведенное учеными зоологии и биохимии Оксфордского университета, показывает, что воюющие бактерии будут участвовать в самоубийственных атаках в огромном количестве, чтобы уничтожить конкурентов.

Бактерии — это агрессивные организмы, которые развили множество драконовских способов убивать и подавлять своих конкурентов. Одна из самых экстремальных стратегий заключается в том, что бактерии активно разрушаются и умирают, высвобождая токсины, которые убивают другие штаммы.

Хотя было известно, что некоторые бактерии делают это, степень такого поведения не была известна, и обычно предполагалось, что только несколько бактерий будут совершать эти суицидальные атаки.

Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, показывает, что это далеко не так: в некоторых районах бактериальных полей сражений почти все они убивают себя, чтобы произвести массированную одновременную атаку.

Суицидальное поведение очень редко встречается в естественном мире, и обычно трудно понять, почему оно развивается. Это исследование показывает, что миллионы бактерий будут одновременно участвовать в суицидальном поведении.

Более того, оно показывает, что это происходит у самой хорошо изученной из всех бактерий: обычной кишечной палочки, Escherichia coli. Это открытие имеет поразительное сходство с поведением социальных насекомых, пчел и муравьев, которые также начинают крупномасштабные атаки против злоумышленников, где многие из них погибают.

Соавтор исследования, доктор Элиза Гранато (Elisa Granato) из отделения зоологии и биохимии Оксфордского университета, говорит: «само количество бактерий, погибших в результате этих атак, было очень удивительным. Но исследование объясняет, почему они это делают: клетки участвуют в суицидальном поведении, когда они все равно умрут от токсина конкурента. Такое поведение представляет собой последний вздох атаки умирающих клеток, что позволяет им организовать грозную контратаку, прежде чем они сами погибнут.»

Авторы исследовали бактериальное поле битвы в лабораторных условиях с помощью трехмерной флуоресцентной микроскопии. Они нашли способ заставить бактерии менять цвет, когда они были вовлечены в суицидальное поведение.

Это позволило им следить за отдельными бактериями в течение долгого времени, когда они вступают в бой с конкурентами, и видеть, когда и сколько бактерий выполняют эти атаки.

«Бактерии могут быть как смертельными патогенами, так и защитными симбионтами, которые живут внутри нас. Поэтому вопрос о том, выиграют ли эти бактерии свои войны, может заключаться в различии между хорошим здоровьем и разрушительной болезнью. Таким образом, изучение бактериальной войны может помочь нам как отбросить патогенные микроорганизмы, так и способствовать развитию так называемых «дружественных бактерий.»

Исследователи надеются, что, понимая правила бактериальной войны, более широко и используя их для разработки пробиотических бактерий, они могут быть использованы для укрепления здоровья и лечения инфекций.

Elisa T. Granato et al. The Evolution of Mass Cell Suicide in Bacterial Warfare, Current Biology (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.05.007