Ученые обнаружили у бактерий коллективную память

Фото: Petra B. Fritz /flickr

В новой работе исследователи выяснили, что группы бактерий способны «помнить» о пережитых стрессах и использовать эту информацию для более эффективного противостояния при повторном воздействии.

Способность фиксировать в памяти какие-то события из жизни и корректировать свои действия, опираясь на собственный опыт, считается характерной чертой высших организмов, у которых есть развитая нервная система. В новом исследовании ученые из Швейцарии проверили способность к «запоминанию» стрессовых воздействий у одноклеточных организмов. Результаты их работы представлены в статье в журнале PNAS.

В исследовании ученые использовали штаммы бактерий Caulobacter crescentus, живущих в воде. Этот вид бактерий обладает интересной особенностью: при делении закрепившейся на подложке клетки ее нижняя часть остается зафиксированной на «ножке», а верхняя часть превращается в подвижную клетку со жгутиком. Это свойство микроорганизмов позволило поддерживать количество бактерий в проточной камере примерно постоянным и следить за отдельными клетками в ходе эксперимента. В качестве стрессового воздействия ученые использовали раствор хлорида натрия. Во всех экспериментах клетки считались выжившими, если они делились хотя бы один раз в течение двух часов после обработки солью.

Результаты анализа показали, что в случае отдельных клеток «память» о недавнем воздействии хлорида натрия повышала их устойчивость при повторной обработке. Однако этот эффект был весьма краткосрочным: через тридцать минут почти все клетки успевали «забыть» о предыдущем стрессе. В то же время на уровне популяций ученым удалось выявить сложную зависимость выживаемости группы клеток от продолжительности паузы между воздействиями. Для некоторых интервалов зависимость была положительной, а для некоторых — отрицательной.

Авторы работы объясняют полученный результат двумя факторами. Во-первых, действие хлорида натрия задерживает клеточное деление и способствует синхронизации клеточных циклов («режима» деления и роста клеток). Во-вторых, сила повреждений при повторной обработке зависит от того, на какую фазу клеточного цикла она приходится. Подтвердить свою гипотезу ученым удалось при помощи компьютерного моделирования.

Понимание того, как ведут себя целые сообщества бактерий, может иметь ряд практических применений, отмечают авторы исследования: к примеру, для предсказания восприимчивости штаммов к антибиотикам или для поддержания производительности промышленных штаммов в изменяющихся условиях. Недавно ученые также выяснили, что сложные взаимоотношения внутри популяции также способствуют выживаемости колонии в целом.
Теги:

Читать еще на Чердаке: