Учитесь у бактерий!

Люди могли бы поучиться тому, как принимать жизненно важные решения в стрессовых ситуациях, у бактерий, считает Эшель Бен-Яаков, профессор физики Тель-Авивского университета. Бен-Яаков и его коллеги, биофизики американского Университета Сан-Диего, опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences исследование «Споруляция и компетентность у Bacillus subtilis».

Бактерии, микроскопические одноклеточные организмы, живут огромными колониями, численность каждой из которых в 100 раз превосходит количество людей на Земле. Жизнь этих крошечных существ не менее подвержена стрессу, чем человеческая, говорят ученые. Бен-Яаков и его американские коллеги на молекулярном уровне исследовали то, как ведут себя бактерии в ситуациях, угрожающих жизни. Оказалось, что в стрессовой ситуации бактерии при помощи специальных химических «сигналов» анализируют информацию из окружающей среды, общаются между собой и принимают совместные решения.

В случае голода, наличия в среде вредных токсинов или повреждения ДНК некоторые группы бактерий способны образовывать споры — особо устойчивые структуры с замедленным метаболизмом. Бактерии покрываются капсулой и как бы «засыпают», что позволяет им переждать неблагоприятные времена. К сожалению, никакие более развитые организмы на это не способны, говорит ученый.

Небольшое количество этих бактерий может находиться в промежуточном состоянии «компетентности», при котором их ДНК, покрытая оболочкой, сохраняет способность поглощать вещества из окружающей среды. Такие бактерии могут исследовать среду на предмет наличия пищи и вырабатывать гены резистентности к лекарствам. Когда среда становится благоприятной, они первыми начинают размножаться. Однако при этом бактерии в состоянии компетентности подвергаются риску погибнуть — если условия среды станут совсем непригодными для жизни. Поэтому в подобном промежуточном состоянии остаются не все, а лишь несколько «избранных» бактерий из всей колонии.

В случае наступления неблагоприятных условий у колонии есть совсем мало времени на то, чтобы решить, какие из бактерий рискнут собой ради остальных. Каждый микроорганизм анализирует информацию, поступившую из окружающей среды, принимает решение и посылает собратьям химические «сообщения» о том, собирается он образовать споры или останется в промежуточном состоянии компетентности. Бактерии обычно «не лгут» другим о своих планах, говорит Бен-Яаков, но состояние бодрствования выбирают лишь около 10 процентов из них.

В своей статье Бен-Яаков и его американские коллеги представили модель биохимических реакций, по которой бактерии анализируют состояние среды, вычисляют риски и координируют решения.