Новое исследование заморозило бактерии очень быстро, чтобы получить реалистичное изображение внутренней и внешней структуры. Специально для проведения этого исследования в Лейден приехала профессор ультраструктурной биологии Ариан Бригель. Лейденский университет - один из немногих институтов в мире, располагающих необходимым оборудованием.
'Микробы, как и бактерии, окружают нас повсюду, но они слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Вот почему мы так мало знаем о них», - объясняет Бригель. Ее область, ультраструктурная биология, сосредоточена на изучении биологических образцов с помощью методов визуализации с высоким разрешением. Бригель работает в основном с высокоразвитой криоэлектронной томографией. «Мы замораживаем бактерии очень быстро - настоящая мгновенная заморозка - так, что образец содержится в совершенно чистом льду». Это так быстро, что вода в клетке не успевает кристаллизоваться. «Бактерии остаются полностью нетронутыми, и на изображении нет никаких дефектов».
Бактерии в их естественном состоянии
Затем образец помещают под современный электронный микроскоп, где он вращается. Бригель: «Затем мы делаем 2D-записи со всех сторон, изнутри и снаружи, как наклейки. Собрав все это вместе, мы можем создать трехмерное изображение бактерии. Этот процесс называется томографией, тот же метод используется в больницах, когда пациентов помещают в сканер». Сочетание этих методов предлагает совершенно новое видение мира микробов. «Криоэлектронная томография - это первый метод изучения бактерий в их естественном состоянии, именно так, как они обычно выглядят.'
Уникальное оборудование
Лейденский университет имеет два самых современных микроскопа для электронной томографии в Нидерландском центре электронной наноскопии (NeCEN), который является частью Института биологии. Это единственное учреждение для этой техники в Нидерландах, и всего семь институтов в мире имеют это оборудование. Это была уникальная возможность и очень важная причина для Бригеля поступить в Лейденский университет. «Это первый метод в области биологии, который позволяет нам увидеть структуру, внешний вид и всю внутреннюю работу микробов. Мы надеемся, что это поможет нам узнать больше о бактериях: как они растут, как размножаются, как двигаются», - комментирует Бригель.
«Нос» бактерий
Одной из первых тем, на которых сосредоточится Бригель, является движение микробов. Бактерии используют сигналы из окружающей среды, такие как наличие или отсутствие определенных химических веществ, чтобы определить, куда им нужно идти, например, за едой.«Мы знали об этом процессе, называемом хемотаксисом, на протяжении десятилетий, - объясняет она. «Чего мы не знаем, так это того, какие структуры используют бактерии для обнаружения сигналов. Или: как выглядит «нос» бактерий? Он состоит из тысяч очень чувствительных рецепторов, расположенных елочкой на внешней стороне бактерии. «Теперь мы также хотим знать, как выглядит «нос» патогенных бактерий, таких как холерная бактерия. Как только у нас появится четкое представление о том, как бактерии «чувствуют», куда им нужно идти, это, вероятно, даст нам некоторые подсказки о том, как предотвратить инфекции».
Фундаментальные исследования
В своей вступительной лекции Бригель также решительно выступает за фундаментальные исследования. «Тенденция состоит в том, чтобы в первую очередь проводить или финансировать исследования, которые дадут немедленные результаты, такие как лекарства или промышленные применения. Я понимаю, почему основное внимание уделяется этим вещам, но в результате фундаментальные исследования не должны пострадать». Она связывает это со своей работой. Собирая все виды базовой информации о бактериях - как они выглядят, как они двигаются - можно разработать новые способы предотвращения инфекций. Очень полезно, учитывая увеличение числа устойчивых к антибиотикам бактерий и тот факт, что возможности для дальнейшего развития существующих антибиотиков почти исчерпаны. «Но это возможно, если у нас есть изображение основного компонента, бактерии. Если финансирование исследований идет только на исследования, от которых ожидают немедленных результатов, это все равно, что надевать шоры на исследователей. Тогда вы никогда не узнаете, чего вам не хватает».