• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
148
Бактерии запаслись оружием против храповика Мюллера или почему они не вымирают
Биология
Микроскопический препарат, на котором видно скопление бактерий рода Bartonella (показано стрелкой) в дерме кожи. Окраска по Уортину-Старри

Бактерии запаслись оружием против храповика Мюллера или почему они не вымирают

В наследственном материале живого организма каждую секунду возникает множество повреждений. Большая часть из них ремонтируется системами репарации, оставшиеся поломки генетического кода передаются по наследству. Иногда мутации могут быть даже полезны, но большинство мутаций организм «не замечает», они нейтральны, а значительная доля всех мутаций пагубна. Вредные мутации имеют свойство накапливаться, что в итоге может привести к вымиранию вида. Это явление известно как храповик Мюллера (храповик – механизм, который позволяет оси вращаться только в одном направлении). Именно с ним связывают преобладание в природе раздельнополых животных, хотя самооплодотворяющиеся виды размножаются гораздо быстрее. Половой процесс, постоянно перетасовывая индивидуальные геномы, создает условия для того, чтобы гены с неудачной мутацией выбраковывались в ходе естественного отбора, а «хорошие» гены оставались в генофонде популяции. Но как решают проблему виды, которые к половому размножению не способны, например, бактерии?

Известно, что бактериальные клетки содержат так называемые агенты переноса генов, особую разновидность вирусоподобных частиц, а проще говоря, «одомашненные» бактериофаги, вирусы бактерий, в процессе эволюции превратившиеся из врагов в помощники. Часть популяции бактерий производит эти фагоподобные частицы, в каждой из которых упакован выбранный случайным образом участок их ДНК. Как и в случае взаимодействия с фагами-«врагами», высвобождение этих частиц влечет за собой гибель тех бактерий, которые их произвели. Остальные бактерии поглощают эти частицы и включают содержащуюся в них ДНК в свой геном. Происходит горизонтальный перенос генов (передача генетического материала между организмами, но не от предка к потомку), позволяющий разнообразить индивидуальные геномы бактерий.

Изучая подробности этого процесса, исследователи из Базельского университета (Швейцария) совместно с учеными из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе работали с бактериями рода Bartonella, который включает в себя ряд патогенов, вызывающих внутриэритроцитарные инфекции. Переносчики бактерий Bartonella – членистоногие, например, вши и блохи, но человек может заразиться, например, от кошки: так называемая болезнь кошачьей царапины (доброкачественный лимфоретикулез), характеризуется общей интоксикацией, увеличением лимфатических узлов, лихорадочным состоянием.

Все бактерии рода Bartonella несут специфические агенты переноса генов, которые, не отвечая напрямую за их патогенность, облегчают адаптацию к защитным системам организма-хозяина и помогают избежать храповика Мюллера, обеспечивая обмен фрагментами ДНК. Оказалось, что это не случайный, а направленный процесс. Во-первых, донорами ДНК могут стать только здоровые клетки. При неблагополучии, нехватке питательных веществ, в клетке образуется вещество гуанозинтетрафосфат, сигнал для изменения ее функционирования в соответствии с ситуацией, и в числе прочего эта молекула угнетает индукцию агентов переноса генов. Во-вторых, продукция агентов переноса генов происходит в течение короткого времени в начале активного роста субпопуляции быстро размножающихся, а, следовательно, «здоровых» бактериальных клеток. И наконец, поглощать их способны тоже только активно делящиеся клетки.

Таким образом, агенты переноса генов обеспечивают обмен участками ДНК между наиболее «здоровыми» и приспособленными членами бактериального сообщества бартонелл. Людям этот процесс интересен не только с фундаментально-научной точки зрения, но и с сугубо практической: ведь, что хорошо для бактерии, плохо для человека. Например, бактерии могут передавать таким способом друг другу гены устойчивости к антибиотикам. Знания о механизмах обмена генетическим материалом между бактериями могут быть использованы для разработки новых стратегий борьбы с инфекциями.

Фото: https://commons.wikimedia.org

Подготовила Мария Перепечаева

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments