Например, бактерии используют специальные отростки — пилеи — цепляясь ими за поверхность и подтягивая себя вперед. Или же с помощью белковых структур, которые крепятся к субстрату и позволяют микроорганизмам передвигаться на получившихся «гусеницах».
Биологический «цунами»: открыт новый способ, с помощью которого бактерии колонизируют поверхности
Ученые обнаружили неожиданный способ передвижения бактерий – без использования привычных жгутиков. Исследования показали, что эти микроорганизмы способны самостоятельно «толкать» себя по поверхностям, создавая микроцунами из метаболитов, которые выделяются при переработке сахаров.
GettyImages
Традиционно считается, что бактерии перемещаются благодаря жгутикам – нитям, вращающимся, словно винты. Но есть и другие способы.
Авторы нового исследования изучили один из вариантов такого перемещения – роение, когда колония медленно расползается по питательной среде. Вначале ученые подумали, что для этого бактерии используют вращение жгутиков. Либо же есть какие-то другие механизмы.
Чтобы проверить гипотезу, исследователи отключили гены, отвечающие за образование жгутиков, у сальмонеллы и кишечной палочки. Ожидалось, что без них микроорганизмы не смогут двигаться. Но нет, бактерии все равно расползались.
Тогда ученые предположили, что бактерии выделяют поверхностно-активные вещества, которые позволяют им скользить, снижая трение. Затем добавили препарат Tween-80 (ПАВ) в среду, считая, что это ускорит их процесс передвижения, однако все вышло в точности до наоборот: колония остановилась.
Что помогает бактериям распространяться
А может, бактерии используют не внешние факторы, а активную ферментацию сахаров? Тогда выделенные при этом продукты могут играть роль «двигателей».
Проведенные эксперименты подтвердили: движение обусловлено переработкой сахаров и выделением соответствующих продуктов. Когда ученые «поломали» гены, ответственные за ферментацию, колония перестала расползаться вовсе. То есть анализ показал, что ферментированые продукты, например, уксусная кислота, накапливались на границе колонии и создавали осмотическое давление, вытягивая воду из среды.
С помощью специальной оптической техники исследователи увидели тонкую водяную волну высотой менее миллиметра, которая поднималась на передний край колонии. Вода, движущаяся вместе с бактериями, создавала микроскопический «накат», который подталкивал микроорганизмы вперед. Назвали этот механизм «свошинг» (от англ. «wash» – мыть, смывать).
Расползающиеся бактерии создают биопленки – важнейший фактор для распространения инфекций на медицинских имплантатах, катетерах, в ранах. И чаще всего борьбу с такими колониями ведут через блокировку жгутиков. Но поскольку новое исследование доказало, что у бактерий есть в арсенале и другой способ, пора разрабатывать новые методы профилактики инфекций.