Бактерії формують бульбашки з поживними речовинами

Виявляється, не тільки люди можуть надсилати один одному цінні посилки - цим займаються ще й ціанобактерії. Вчені виявили, що дані мікроорганізми досить часто формують маленькі бульбашки, всередині яких містяться різні поживні речовини. Ці "посилки" після відправляються їх сусідам, які не можуть самі займатися фотосинтезом.

Слід зауважити, що про таких бактеріальних "посилках" вчені дізналися ще в 1967 році, коли вивчали життя синьо-зелених водоростей, що мешкають в якості симбіонтів в клітинах найрізноманітніших тварин. Тоді мікробіологи помітили, що час від часу ці бактерії формують бульбашки діаметром приблизно 100 нанометрів, потім виходять з тіла мікроорганізму в клітку його господаря. Усередині цих бульбашок були виявлені різні поживні речовини, велику частину яких складали вуглеводи.

Читайте також: Бактерії використовують біологічну зброю

Дослідники вирішили, що виділення подібних бульбашок є своєрідною "платою" від симбіонтів клітинам хазяїна за те, що їм дозволено проживати в них. Після чого про ці "посилках" благополучно забули. Інтерес до них відродився зовсім недавно, після того як біолог Стівен Біллер і його колеги з Массачусетського технологічного інституту (США) виявили, що ціанобактерії двох найпоширеніших в природі пологів, Prochlorococcus і Synechoccocus, у великій кількості формують і виділяють у зовнішнє середовище точно такі ж бульбашки. Подібне спостерігалося як в лабораторній культурі бактерій, так і в зразках морської води з синьо-зеленими водоростями.

Навіщо ж синьо-зелених водоростей потрібно відправляти невідомо куди і невідомо кому цінні вуглеводи, отримані ними з великими труднощами? Більш того, таких бульбашок бактерії виробляють вельми і вельми багато. За підрахунками вчених, колонія Prochlorococcus формує в день понад мільярд в мільярдної ступеня таких везикул. Зайнявся дослідженням таких посилок, вчені виявили, що структури містять не тільки поживні речовини, але ще і нуклеїнові кислоти. Їх аналіз показав, що синтезом візікули зайняті всі члени колонії, а не якісь спеціалізовані під цю функцію клітини. Також було встановлено, що бульбашки досить стабільні, можуть жити два тижні і більше і містять в сукупності досить поживних речовин, щоб підтримувати тривале існування сусідніх з синьо-зеленими водоростями мікроорганізмів, які самі не здатні до фотосинтезу, тобто не можуть, використовуючи сонячну " грубку ", приготувати собі" обід "з вуглеводів.

Остання обставина спонукало вчених простежити шлях деяких таких бульбашок, для чого містяться в них речовини позначили радіоактивними мітками. В результаті дослідники з'ясували, що такими "посилками" ціанобактерії дійсно регулярно підгодовують своїх сусідів, які не можуть фотосинтезировать. Але найцікавіше полягало в тому, що кожна така "посилка" (а бульбашки дещо відрізнялися за концентрацією та складом містяться в них поживних речовин) була адресована представникам конкретного виду бактерій.

Проте, навіщо синьо-зелені водорості займаються подібною "благодійністю"? На думку авторів роботи, подібне слід розглядати як подяку ціанобактерій за послугу, яку надають їм одержувачі даних "посилок". Швидше за все, такою послугою є знешкодження токсинів, що потрапляють в морську воду, оскільки самі Prochlorococcus в процесі еволюції давно втратили це вміння і тепер залежать в цьому відношенні від своїх сусідів. Таким чином, везикули з поживними речовинами є не чим іншим, як платою за детоксикацію навколишнього середовища. Ну, а упаковка вуглеводів в спеціальні бульбашки забезпечує більш ефективну їх доставку до адресата, ніж простий викид цих поживних речовин у зовнішній простір.

З приводу змісту в бульбашках нуклеїнових кислот біологи поки що можуть сказати наступне: не виключено, що таким чином забезпечується горизонтальний перенос генів від одних видів мікроорганізмів до інших (подібний перенесення взагалі дуже поширений в світі бактерій). Таким чином підтримується генетичну різноманітність бактерій, яке забезпечує стабільність і стійкість мікробної екосистеми в цілому. Крім того, на думку вчених, у цих бульбашок може бути ще одна незвичайна функція: вони служать "помилковими цілями" для бактеріофагів, тобто вірусів, які атакують бактерій.

Дослідження, зроблені за допомогою електронного мікроскопа, показали, що на цих "посилках" досить часто виявляли капсули тільки що прикріпилися бактеріофагів, деякі з яких навіть встигли впустити всередину свою нуклеїнових кислот. Однак цілком очевидно, що якщо вірус ввів свою ДНК в таку везикулу, а не в саму бактеріальну клітину, то розмножитися він не зможе, оскільки в везикулах відсутні необхідні для цього клітинні механізми. Ну, а раз так, то чим більше бактеріофагів, потрапивши на дану "обманку", буде виведено з процесу розмноження, тим менший тиск будуть чинити віруси на популяцію ціанобактерій.

Читайте також: Бактерії "чатятся" один з одним

Таким чином, формування подібних "посилок" слід розглядати як особливу форму кругообігу поживних речовин в екосистемах морських мікроорганізмів, яка робить їх більш стійкими до різних зовнішніх впливів. І хоча мікробіологам поки що не все зрозуміло щодо того, чи є цей процес звичайним або ж такі "посилки" формують тільки певні види синьо-зелених водоростей, абсолютно очевидно, що раз дані бактеріальні бульбашки досить численні, то їх обов'язково потрібно враховувати при вивченні життя морських екосистем ...

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"