Бактерии-каннибалы

Как известно, инстинкт самосохранения – один из самых сильных инстинктов у животных. И всё-таки очень трудно поверить в то, что профессор Ричард Лоусик (Richard Losick), микробиолог Гарвардского университета в Кеймбридже, штат Массачусетс, рассказывает о своих подопытных – бактериях:

"Они становятся каннибалами! Они нападают на собственную родню, атакуют сородичей, повреждают их оболочки так, что те лопаются, и сами питаются высвободившейся протоплазмой. То есть, они продолжают расти, пожирая себе подобных".

Самая устойчивая форма жизни на Земле

В лаборатории, которой заведует профессор Ричард Лоусик, одним из объектов изучения является микроорганизм, в обиходе именуемый сенной палочкой. Эта бактерия очень широко распространена в почве, на растительных остатках, в воздушной пыли. Иногда сенная палочка вызывает порчу пищевых продуктов, однако не принадлежит к возбудителям болезней, поражающих человека. Но есть у этой бактерии ряд свойств, уже давно привлекающих к ней пристальное внимание учёных. Профессор Лоусик поясняет:

"Сенная палочка обладает примечательной способностью: оказавшись на грани голодной смерти, бактерия может перейти в покоящуюся форму, образовав так называемую эндоспору, и в этом состоянии пребывать десятилетиями, без какого-либо ущерба для себя выдерживая высокие температуры, высушивание, радиоактивное облучение, действие растворителей и прочие неблагоприятные факторы, безусловно вызывающие гибель обычных вегетативных бактерий. Спора сенной палочки – наверное, самая устойчивая к внешним воздействиям форма жизни на Земле".

Бактерия вырабатывает смертельное оружие

Впрочем, этот микроб-рекордсмен – уникальный мастер выживания не только в экстремальных условиях. Всего несколько месяцев назад французские учёные из Национального института агрономических исследований в Париже во главе с Душко Эрлихом (Dusko Ehrlich) обнаружили, что при благоприятных внешних условиях сенная палочка обходится ничтожной частью своего наследственного материала: для нормальной жизни ей хватает 271 гена из имеющихся у неё более чем 4100. Остальные гены либо являются "дублёрами основных игроков", либо активируются только в экстремальных ситуациях. И вот теперь исследования, выполненные в лаборатории профессора Ричарда Лоусика, выявили ещё одно совершенно неожиданное свойство сенной палочки. Учёный поясняет:

"Чтобы образовать спору, бактерии необходимо время – несколько часов – и много энергии. Для сенной палочки этот шаг – крайняя мера, самое последнее средство спасения от голодной смерти. Поэтому бактерия долго выжидает, всячески оттягивает момент спорообразования. И при этом, как мы теперь обнаружили, может даже стать каннибалом. Сенная палочка начинает вдруг синтезировать сильнейший антибиотик – смертельное оружие против себе подобных – и одновременно образует в своей клеточной оболочке молекулярный насос для транспортировки этой субстанции наружу. При этом у данной бактерии возникает иммунитет к разрушительному воздействию собственного яда, но бактерии-сородичи не в силах защититься и тотчас гибнут".

Выживают быстрейшие

Награда для убийцы – усиленный рацион питания: клеточные мембраны подвергшихся атаке бактерий лопаются, протоплазма, содержащая ценные питательные вещества, вытекает наружу и сразу становится добычей агрессора. Этот акт каннибализма позволяет сенной палочке продолжить своё привычное существование, отложив мучительное превращение в безжизненную спору, дожидающуюся наступления лучших времён. Но возникает вопрос: какие из бактерий превращаются в убийц, а какие – нет? И напрашивается подозрение, что у сенных палочек, вопреки дарвинской теории эволюции с её принципом естественного отбора, выживает вовсе не сильнейший, а наоборот, слабейший: ведь выбор между голодной смертью и спорообразованием первым встаёт перед той сенной палочкой, которая оказалась неспособной добыть себе пропитание. И именно эта, слабейшая, бактерия побеждает в схватке за жизнь, первой запустив программу каннибализма?! Профессор Лоусик оценивает ситуацию иначе:

"Я бы сказал так: побеждает быстрейший. Ведь в генетическом отношении все сенные палочки идентичны. Можно сказать, что это клетки-близнецы. Однако механизм спорообразования запускается в них не обязательно одновременно. Какая-то одна клетка опережает остальные, она первой переключается на синтез антибиотика и становится каннибалом, убивая более медлительных сородичей".

Яд может стать лекарством

Но это ещё не всё. Можно лишь поражаться если не прозорливости, то интуиции видного учёного 19-го века, основателя современной бактериологии Фердинанда Юлиуса Кона (Ferdinand Julius Cohn): давая сенной палочке латинское название "Bacillus subtilis", он и сам, вероятно, не догадывался, сколь удачен его выбор. "Bacillus", то есть "палочка", – это понятно: бациллами сегодня именуют любые бактерии палочковидной формы; а вот слово "subtilis" имеет два значения – "тонкая" и "изысканная". Бактерия "Bacillus subtilis" не только по форме представляет собой тонкую палочку, но и действует, можно казать, изысканно и утончённо. Превращаясь в каннибала, она синтезирует не только яд-антибиотик, но и ещё одну субстанцию, также выводимую сквозь клеточную мембрану наружу посредством молекулярного насоса. Этот белок – Ричард Лоусик называет его сигнальным – выполняет функцию кофактора, усиливающего действие антибиотика. В результате все соседние сенные палочки становятся более восприимчивыми к яду, выделяемому клеткой-каннибалом. Эта субстанция особенно интересует учёных.

Вполне может быть, что и некоторые известные патогены среди бактерий реагируют на этот сигнальный белок. Если окажется, что это действительно так, то можно будет попытаться искусственно синтезировать это вещество и попробовать применить его как дополнительный лекарственный препарат, повышающий эффективность имеющихся антибиотиков.