У этих бактерий-пиратов есть «абордажные крюки» и «пушки»
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) проанализировали необычный арсенал оружия, которым располагает хищная морская бактерия. Возможно, когда-нибудь это оружие можно будет использовать и в медицине.
Стратегия питания хищных бактерий очень успешна, до сих пор исследователи обнаружили лишь несколько видов хищных бактерий. Один из них — почвенная бактерия Myxococcus xanthus; другой — Vampirococcus, который высасывает свою жертву, как вампир.
Бактерия, которая ведет себя как пиратский корабль
В новом исследовании ETH Zurich под руководством Мартина Пилхофера, профессора кафедры биологии, и его коллег Юн-Вей Лиена и Грегора Вайса ученые представили еще одного из этих редких бактериальных хищников: нитевидную морскую бактерию Aureispira.
Среди молекулярных структур, которые исследователи выявили у Aureispira, есть такие, которые напоминают крюки для захвата и служат аналогичной цели. У бактерии также есть своеобразная бортовая пушка, с помощью которой она убивает свою жертву.
Словно пиратский корабль в поисках потенциальной жертвы, Aureispira стремительно скользит по твердым поверхностям к своей добыче, например бактериям Vibrio. Если нападающий сам свободно плавает в воде, он ждет, пока его жертва приблизится. Как только происходит близкий контакт, крючки запутываются в жгутиках жертвы, и она уже не может освободиться.
Через несколько секунд Aureispira выстреливает из своих бортовых пушек, чтобы пробить дыры в мембране бактерии Vibrio. В сотрудничестве с лабораторией профессора ETH Романа Штокера исследователи смогли показать, что компоненты клеток, которые вытекают из жертвы, быстро поглощаются хищником. «Вся эта сцена напоминает пиратский набег на чужой корабль», — говорит Пилхофер.
Только при низкой концентрации питательных веществ в окружающей среде Aureispira становится хищной. Пока питательных веществ достаточно, пиратская бактерия воздерживается от ловли добычи и не использует свое оружие. Однако если посадить бактерию на диету, она начинает охотиться и готовит к атаке свои пушки и крючья.
Ученые называют такой избирательно-хищнический образ жизни иксотрофией. Совместно с группой Мартина Польца из Венского университета исследователи также смогли найти доказательства того, что такой хищный образ жизни встречается не только в лабораторных условиях, но и в морских образцах.
Новая визуализация раскрывает детали
Исследователи использовали несколько методов визуализации, включая световую микроскопию и криоэлектронную микроскопию, чтобы понять функции и молекулярную структуру крюков и пушек. Этот метод позволил сохранить и проанализировать молекулярные структуры. С помощью усовершенствованной версии метода можно даже определить молекулярную структуру белков, из которых состоит оружие бактерий.
Борьба с цветением водорослей
Чем полезны полученные результаты? «Прежде всего, это фундаментальное исследование, вызванное нашим любопытством», — говорит Пилхофер. Он и его коллега и соавтор Грегор Вайс уже десять лет работают над изучением сократительных инъекционных систем — так называют бортовые пушки пиратской бактерии.
У других хищных бактерий сократительные инъекционные системы часто даже заряжены токсинами, чтобы немедленно убить жертву. Известно, что некоторые хищные бактерии охотятся на цианобактерий или сине-зеленые водоросли. Это означает, что их можно использовать для борьбы с цветением водорослей или для остановки массового распространения бактерий Vibrio. «Эти бактериальные хищники очень эффективны в своей работе», — говорит Вайс.