Способны чувствовать голод и злиться: ученые выяснили, почему бактерии травят наш организм

Подобно людям, которые злятся, когда голодны, новое исследование Адама Розенталя, доктора философии, доцента кафедры микробиологии и иммунологии, показало, что некоторые клетки бактерий также могут испытывать это чувство. Эти клетки выделяют вредные токсины в наш организм, когда они лишены определенных питательных веществ, пишет Technology Networks.

В Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и интересные новости из мира науки!

Розенталь вместе с коллегами использовали недавно разработанную технологию, чтобы обнаружить, что генетически идентичные клетки внутри бактериального сообщества выполняют разные функции. Одни ведут себя более послушно, а другие производят те самые токсины, которые вызывают у нас недомогание.

"Бактерии ведут себя намного иначе, чем мы традиционно считали, – говорит Розенталь, – Даже когда мы изучаем сообщество бактерий, которые генетически идентичны, все они ведут себя по-разному. Мы хотели выяснить, почему".

Результаты исследования имеют решающее значение для понимания того, почему определенные клетки в бактериальных сообществах откладывают выполнение обязанностей и как они это делают. Результаты могут привести к новым методам борьбы с устойчивостью к антибиотикам в будущем.

Розенталь внимательно изучил, почему одни клетки ведут себя как "благовоспитанные граждане", а другие – как "недобросовестные отлыниватели", выделяющие токсины в окружающую среду. В качестве микроба для исследования он выбрал Clostridium perfringens – палочковидную бактерию, обитающую в кишечном тракте человека и других позвоночных животных, насекомых и почве.

С помощью микрофлюидического генератора капель они разделили отдельные бактериальные клетки на капли, чтобы расшифровать каждую клетку. Исследование показало, что клетки C. perfringens, не вырабатывающие токсины, хорошо питались, в то время как клетки, вырабатывающие токсины, испытывали недостаток важнейших питательных веществ.

Розенталь предположил, что увеличение количества этих питательных веществ может побудить клетки, вырабатывающие токсины, вести себя лучше. Когда отлынивающие клетки были подвергнуты воздействию вещества под названием ацетат, гипотеза исследователей подтвердилась. Уровень токсинов во всем сообществе снизился, и количество токсичных клеток уменьшилось. Однако эти замечательные результаты вызвали еще больше вопросов.

Теперь, когда они знают о значении питательных веществ в токсичности, Розенталь задается вопросом, могут ли конкретные факторы окружающей среды активизировать выработку токсинов при других видах инфекций. Кроме того, он задается вопросом, применимо ли это открытие только к C. perfringens.

Самое главное, Розенталь считает, что введение питательных веществ в бактерии может стать новым альтернативным методом лечения как для животных, так и для людей.

Clostridium perfringens – враг домашней птицы, и по мере того, как пищевая промышленность отказывается от использования антибиотиков, она становится уязвимой для быстро распространяющегося смертельного заболевания. Результаты последних исследований Розенталя и др. могут предоставить фермерам новый метод снижения количества патогенных бактерий без использования антибиотиков.

Что касается людей, то здесь необходимы дополнительные исследования. Розенталь сотрудничает с коллегами из Университета Северной Каролины (УСК), чтобы применить свои последние открытия для борьбы с устойчивостью к антибиотикам. Толерантность к антибиотикам возникает, когда некоторые бактерии уклоняются от воздействия лекарства, даже если не все клетки развили мутации для сопротивления антибиотику. Такая толерантность может привести к менее эффективному лечению, но механизмы, определяющие толерантность, еще не до конца изучены.

Тем временем Розенталь будет продолжать изучать эти все более сложные бактериальные сообщества, чтобы лучше понять их поведение.

Ранее Фокус писал о том, как бактерии помогают получать электричество из воздуха.