Здатні відчувати голод і злитися: вчені з'ясували, чому бактерії труять наш організм

Подібно до людей, які зляться, коли голодні, нове дослідження Адама Розенталя, доктора філософії, доцента кафедри мікробіології та імунології, показало, що деякі клітини бактерій також можуть відчувати це почуття. Ці клітини виділяють шкідливі токсини в наш організм, коли вони позбавлені певних поживних речовин, пише Technology Networks.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Розенталь разом із колегами використовували нещодавно розроблену технологію, щоб виявити, що генетично ідентичні клітини всередині бактеріальної спільноти виконують різні функції. Одні поводяться більш слухняно, а інші виробляють ті самі токсини, які викликають у нас нездужання.

"Бактерії поводяться набагато інакше, ніж ми традиційно вважали, — каже Розенталь, — Навіть коли ми вивчаємо співтовариство бактерій, які генетично ідентичні, всі вони поводяться по-різному. Ми хотіли з'ясувати, чому".

Результати дослідження мають вирішальне значення для розуміння того, чому певні клітини в бактеріальних спільнотах відкладають виконання обов'язків та як вони це роблять. Результати можуть призвести до нових методів боротьби зі стійкістю до антибіотиків у майбутньому.

Розенталь уважно вивчив, чому одні клітини поводяться як "виховані громадяни", а інші — як "несумлінні ухильники", що виділяють токсини в навколишнє середовище. Для дослідження він вибрав мікроба Clostridium perfringens — паличкоподібну бактерію, що мешкає в кишковому тракті людини та інших хребетних тварин, комах та ґрунті.

За допомогою мікрофлюїдичного генератора крапель вони розділили окремі бактеріальні клітини на краплі, щоб розшифрувати кожну клітину. Дослідження показало, що клітини C. perfringens, які не виробляють токсинів, добре харчувалися, тоді як клітини, що виробляють токсини, відчували нестачу найважливіших поживних речовин.

Розенталь припустив, що збільшення кількості цих поживних речовин може спонукати клітини, що виробляють токсини, поводитися краще. Коли клітини-ухилянти зазнали впливу речовини під назвою ацетат, гіпотеза дослідників підтвердилася. Рівень токсинів у всій спільноті знизився, та кількість токсичних клітин зменшилася. Однак ці чудові результати викликали ще більше запитань.

Тепер, коли вони знають про значення поживних речовин у токсичності, Розенталь ставить собі питання, чи можуть конкретні чинники навколишнього середовища активізувати вироблення токсинів при інших видах інфекцій. Крім того, він задається питанням, чи можна застосувати це відкриття тільки до C. perfringens.

Найголовніше, Розенталь вважає, що введення поживних речовин у бактерії може стати новим альтернативним методом лікування як для тварин, так і для людей.

Clostridium perfringens — ворог домашніх птахів, та в міру того, як харчова промисловість відмовляється від використання антибіотиків, вона стає вразливою до смертельного захворювання, що швидко поширюється. Результати останніх досліджень Розенталя та ін. можуть надати фермерам новий метод зниження кількості патогенних бактерій без використання антибіотиків.

Що стосується людей, то тут необхідні додаткові дослідження. Розенталь співпрацює з колегами з Університету Північної Кароліни (УПК), щоб застосувати свої останні відкриття для боротьби зі стійкістю до антибіотиків. Толерантність до антибіотиків виникає, коли деякі бактерії ухиляються від впливу ліків, навіть якщо не всі клітини розвинули мутації для опору антибіотику. Така толерантність може призвести до менш ефективного лікування, але механізми, що визначають толерантність, ще не до кінця вивчені.

Тим часом Розенталь продовжуватиме вивчати ці дедалі складніші бактеріальні спільноти, щоб краще зрозуміти їхню поведінку.

Раніше Фокус писав про те, як бактерії допомагають одержувати електрику з повітря.