У бактерій знайдений новий механізм пам'яті

Бактерії, що складаються всього з однієї клітини  є однією з найбільш примітивних життєвих форм на нашій планеті. Але на молекулярному рівні вони не такі прості, як може здатися. Попередні дослідження вже демонстрували деякі незвичайні пристосування, які допомагають мікроорганізмам процвітати в самих різних умовах. Наприклад, революційна технологія редагування геномів CRISPR / Cas9 заснована на механізмі генетичної пам'яті бактерій, яка дозволяє їм запам'ятовувати зустрічі з небезпечними вірусами і способи боротьби з ними, а потім передавати цю інформацію наступним поколінням.

Тепер міжнародна команда вчених знайшла у бактерій ще один різновид пам'яті, за допомогою якого колонія "записує інформацію" про те, як краще прикріплятися до тієї чи іншої поверхні.

Джерард Вонг (Gerard Wong) і його колеги з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі працювали зі штамом бактерій синьогнійної палички (Pseudomonas aeruginosa). Вони можуть формувати біоплівки в дихальних шляхах людини і викликати небезпечні інфекції. Крім того, колонії цих же мікроорганізмів нерідко виростають на хірургічних імплантатах, що представляє небезпеку для людини.

Жива плівка являє собою суцільний шар генетично ідентичних бактерій, які взаємодіють між собою. Але, щоб колонізувати поверхню, мікроби спочатку повинні закріпитися на ній за допомогою пілей - ниткоподібних структур на їх оболонці, а потім придушити рухливість і об'єднатися з сусідніми клітинами. І в новій роботі дослідники вперше спостерігали, як цілі лінії бактеріальних клітин пам'ятали специфічні сигнали, які допомагали їх предкам прикріплятися до субстрату.

Команда використовувала кілька нових методів аналізу, включаючи вимір музичного тону, який ніколи раніше не використовувався в біології. З їх допомогою вчені шукали в бактеріальних клітинах взаємозв'язок між рівнем активності пілей і синтезом сигнальних молекул циклічного аденозинмонофосфату.

Виявилося, що при першій зустрічі з поверхнею, коли бактерії "обмацують" її і намагаються "приземлитися", вони записують оптимальний ритм активації і розслаблення придатків за допомогою цАМФ. В результаті ті, які  успішно прикріпилися клітин зростання і падіння рівня цАМФ відбувалися з певним інтервалом. Але найдивніше полягало в тому, що всі наступні бактерії колонії, отримані в результаті поділу вихідної клітини, відразу демонстрували той же ритм синтезу цАМФ і руху пілей. Він дозволяв їм в найкоротший час зайняти своє місце на субстраті і приступити до поділу.

"Бактерії відчувають і запам'ятовують цей ритмічний патерн, який має вирішальне значення для того, щоб придушити їх активність, стати нерухомими і в кінцевому підсумку необоротно прикріпитися до поверхні, формуючи біоплівки", - говорить Вонг в прес-релізі університету.

Детальніше з результатами дослідження можна ознайомитися, прочитавши статтю, опубліковану у виданні PNAS.