Некоторые штаммы холеры могут изменять свою форму в зависимости от условий окружающей среды, чтобы способствовать их краткосрочному выживанию, согласно новому исследованию Дартмутского колледжа.
В ходе исследования некоторые штаммы бактерии Vibrio cholerae трансформировались из маленьких клеток в форме запятой в длинные нити в среде с низким содержанием питательных веществ.
Эта стратегия изменения формы клеток поддерживает рост бактериальных сообществ и позволяет патогену конкурировать в окружающей среде с быстрой сменой поверхностей для роста.
Согласно исследованию, образование удлиненных форм клеток позволяет быстро формировать сообщества бактерий, которые связываются с поверхностями, известные как биопленки, которые необходимы в турбулентной среде с питательными веществами. Эти образования возникают за счет способности конкурировать в долгосрочной перспективе с биопленками, состоящими из более мелких клеток, которые более плотно упакованы вместе.
Это открытие проливает свет на то, как бактерии приспосабливаются к окружающей среде.
«Бактерии обычно считаются одиночными организмами, но на самом деле они очень социальные организмы, которым нравится жить в группах», - сказал Кэри Наделл, доцент биологии в Дартмуте. «Это исследование показывает, что мы можем по-новому связать клеточную структуру с групповым поведением, глядя на реалистичную среду».
Вне организма человека V. cholerae растет на питательных фрагментах мусора в водной среде. Этот мусор, известный как хитин, происходит из панцирей членистоногих, таких как планктон и креветки. Рост клеток холеры на хитине обычно происходит в виде биопленок, состоящих из скоплений организмов.
В ходе исследования штаммы холеры выращивали в морской воде, а затем наблюдали с помощью 3D-микроскопии с помощью флуоресцентных маркеров, чтобы сделать бактерии видимыми. Исследователи обнаружили, что измененные длинные нити запутываются, обеспечивая преимущество, которое позволяет бактериям быстро колонизировать богатые питательными веществами частицы в морской воде.
Исследование отмечает, что формирование филаментоподобной структуры происходит за счет долгосрочной конкурентоспособности более коротких клеток, которые сильнее прилипают друг к другу и к поверхностям.
«Это имеет важные последствия для того, как клетки выживают в окружающей среде. Это показывает, как форма бактериальной клетки может быть связана с успехом в окружающей среде во время занятия поверхности, конкуренции внутри биопленок и распространения на новые участки ресурсов», - сказал Наделл.
Есть много штаммов бактерий холеры. Поскольку бактерии, участвовавшие в исследовании, были выращены в морской воде, исследование напрямую не привело к лучшему пониманию того, как холера действует на организм человека.
Открытие нового способа, которым бактерии образуют группы на поверхностях, может, однако, помочь исследователям лучше понять, как бактерии действуют и взаимодействуют.
"Этот тип поведения, возможно, более распространен, чем мы понимаем в настоящее время в дикой природе, и эта изменчивость формы клеток, как и изменчивость строения тела животных, может быть фундаментальной частью того, почему некоторые бактерии живут в определенных местах, но не другие."
Предсказание состава микробного сообщества является основным направлением современной микробиологии и медицины, учитывая важность микробиомов для здравоохранения, промышленности, сельского хозяйства и других приложений.