Вероятно, чтобы выжить в ротовой полости, бактерии эволюционировали так, чтобы делиться вдоль своей продольной оси, не отделяясь друг от друга. Исследовательская группа под руководством биолога-эколога Сильвии Булгерези из Венского университета и генетика микроорганизмов Фредерика Вейрье из Национального института научных исследований (INRS) опубликовала свои новые результаты в журнале Nature Communications. В своей статье они описали, как эти гусеницеподобные бактерии делятся и эволюционируют от бациллоподобного предка. Они предлагают рассматривать бактерии полости рта семейства Neisseriaceae как новые модельные организмы, которые могут помочь в поиске новых антимикробных мишеней.
Хотя рот человека является домом для более чем 700 видов бактерий, а его микробиота столь же разнообразна, как и кишечник, мало что известно о том, как растут и делятся бактерии во рту. Рот – сложное место для жизни бактерий. Эпителиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность рта, постоянно отпадают, и вместе с выделением слюны организмы, населяющие эту поверхность, с трудом прикрепляются.
Возможно, чтобы лучше прикрепиться, бактерии семейства Neisseriaceae разработали новый способ размножения. В то время как типичные бациллы делятся поперечно, а затем отделяются друг от друга, некоторые сименсальные Neisseriaceae, живущие во рту, прикрепляются к субстрату своими кончиками и делятся продольно – вдоль своей длинной оси. Кроме того, после завершения деления клетки остаются прикрепленными друг к другу, образуя гусеничные нити. Некоторые клетки в образовавшейся нити также принимают различные формы, возможно, для выполнения определенных функций на благо всей нити.
“Многоклеточность делает возможным сотрудничество между клетками, например, в форме разделения труда, и поэтому может помочь бактериям пережить пищевой стресс”, – делятся ученые.
Исследовательская группа впервые использовала электронную микроскопию для изучения формы бактериальных клеток семейства Neisseriaceae, которые включают две стандартные формы клеток (палочка и кокки) в дополнение к гусеницеподобным нитям. Сравнив формы клеток и геномы всех представителей семейства Neisseriaceae, исследователи смогли сделать вывод, что многоклеточные, продольно делящиеся бактерии произошли от палочковидных, поперечно делящихся бактерий. Более того, они смогли точно определить, какие гены отвечают за необычную стратегию размножения.
Затем они использовали методы флуоресцентной маркировки для визуализации процесса роста клеток многоклеточных бактерий и сравнили их генетический состав с “классическими” бациллообразующими видами. Наконец, попытались воссоздать эту эволюцию путем внесения генетических изменений в бациллообразующие Neisseriaceae. Хотя они не смогли заставить палочковидные бактерии стать многоклеточными, генетические манипуляции привели к появлению более длинных и тонких клеток.
“Мы предполагаем, что в ходе эволюции, перерабатывая процессы удлинения и деления, форма клеток изменилась, возможно, для лучшего развития во рту”, — рассказывает Фредерик Вейер.
