В благоприятных условиях многие бактерии продвигаются к источникам пищи и другим интересным местам с помощью хлыстообразных молекулярных пропеллеров, известных как жгутики. Однако, согласно новому исследованию, опубликованному 19 марта в журнале с открытым доступом PLOS Biology Джози Феррейра и его коллегами из Имперского колледжа Лондона, члены бактериального класса Gammaproteobacteria выбрасывают свои жгутики, когда питательных веществ не хватает.
Эти результаты предполагают ранее неизвестный механизм сохранения энергии микробами в трудные времена. Более ранние исследования показали, что бактерии переключаются с подвижной фазы на неподвижную перед лицом истощения питательных веществ, но было неясно, как они деактивируют свои большие, энергоемкие жгутики.
Авторы нового исследования использовали электронную микроскопию, чтобы получить трехмерное изображение гаммапротеобактерий, у которых один или несколько жгутиков сгруппированы на одном конце каждой клетки. Сосредоточив внимание на двух видах, Plesiomonas shigelloides и Vibrio fischeri, они увидели, что микробы, живущие в среде, богатой питательными веществами, имеют мало частичных жгутиков, но микробы в условиях истощения питательных веществ имеют гораздо больше частичных жгутиковых структур.
Дальнейшие эксперименты подтвердили, что эти частичные структуры были остатками выброшенных жгутиков, и что спусковым крючком действительно была обедненная питательными веществами среда. Итак, подобно альпинисту Арону Ралстону, который отрезал себе руку, чтобы избежать верной смерти в фильме «127 часов», бактерии отрезают себе хвосты, чтобы избежать голодной смерти.
Жгутики приводятся в действие крошечными моторами, встроенными в клеточную мембрану, поэтому выброс жгутиков может привести к тому, что моторы останутся пустыми с широко открытыми порталами, через которые внутренности клетки попадут в окружающую среду. Интересно, что исследователи обнаружили, что неопознанный белок закупоривает остатки жгутиковых моторов, и они предполагают, что эта пробка предотвращает утечку клеточного содержимого через образовавшееся отверстие в клеточной мембране.
В будущем дополнительные исследования могут прояснить молекулярные детали процесса выброса, включая идентичность белка-пробки.