• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
2 сентября
Никита Логинов
4
4 258

Бактерии обмениваются информацией, чтобы сохранить стабильность своих сообществ

4.2

Ученые решили одну из загадок микробиологии: как сообщества микробов сохраняют свою специализацию, невзирая на изменения видового состава. Оказалось, бактерии «учат новичков» нужному поведению, просто заваливая их пакетами генетической информации.

Участок микробиома кишечника, где разными цветами подсвечены разные виды бактерий
Участок микробиома кишечника, где разными цветами подсвечены разные виды бактерий / © NIAID

Биологи из Университета Дьюка (США) предложили простое объяснение, как микробы образуют сообщества, где все его члены выполняют одни и те же функции, независимо от вида отдельных микроорганизмов. Оказалось, микробы через горизонтальный перенос генов постоянно обмениваются инструкциями, что нужно делать в текущей среде. Таким генетическим прессингом сообщества буквально перепрограммируют своих новых участников, благодаря чему могут существовать сколь угодно долго, сообщают ученые в журнале Nature Chemical Biology.

Микробы живут повсеместно на Земле и обычно они собираются в сообщества (микробиомы) — обширные группы микроорганизмов, которые живут в общей среде, выполняют одинаковые функции и имеют схожие свойства. Например, в микробиом человеческого кишечника входят несколько сотен видов бактерий, но все они занимаются одним и тем же делом: перерабатывают пищу и уничтожают вредные бактерии, поступающие с едой. Ученые долго не могли понять, как именно микробиомам удается сохранять такое однообразие функций и свойств, если в сообществе могут быть сотни видов микробов.

Американские биологи обратили внимание на гены, кодирующие ту или иную функцию. Их количество в генофонде микробиома остается на удивление постоянным, даже если один вид микробов в сообществе резко сменился на другой. Ученые предположили, что здесь задействован горизонтальный перенос генов. Это процесс передачи генетической информации между организмами одного поколения, а не от родителей к потомству, как обычно происходит. Таким способом бактерии получают новые функции (например, умение противостоять новому антибиотику), которых нет в их врожденном генетическом коде. Образно говоря, микроорганизмы обучают друг друга новым навыкам.

Устойчивость генов в микробиоме напрямую зависит от частоты их передачи между микробами / © Университет Дьюка

Ученые успешно проверили свою гипотезу с помощью компьютерного моделирования, после чего провели эксперимент на реальных микробах. В их сообществах было до 72 различных видов бактерий, которые постоянно меняли свой генетический состав — до 13 генов одновременно. Наблюдения показали, что уровень стабильности тех или иных генов прямо пропорционален частоте обмена этими генами. Самые стабильные гены, которые как раз отвечали за основные функции в том или ином микробиоме, буквально наводняли собой среду проживания бактерий. Пакеты этой генетической информации постоянно циркулировали между микробами, не оставляя им шанса «научиться» каким-то другим функциям.

Новое исследование интересно не только объяснением того, как сообщества бактерий сохраняют стабильность. Используя горизонтальный перенос генов, можно искусственно создавать программируемые микробиомы, которые будут выполнять полезные функции. Например, очищать водоёмы от грязи и токсичных веществ или превращать отходы в биотопливо. По словам Линчонга Ю, профессора биомедицинской инженерии и одного из соавторов работы, их подход позволяет не беспокоиться о видовом составе конструируемых микробиомов — бактерии сами «заставят» своих соседей делать нужную работу.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Вчера, 11:40
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

30 сентября
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

Позавчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

30 сентября
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

Вчера, 11:40
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

02.09.2022
-
1
+
Очень интересно. Получается, что новый вид бактерий, оказавшись в сложившемся сообществе других бактерий, вовсе не конкурирует с ними за ресурсы, как должно бы быть по Дарвину, а наоборот - горизонтальным переносом получает от них гены, необходимые для успешного освоения этих ресурсов. Тут сразу вспоминается концепция "эгоистичного гена". Т.е. генам неважно, в каких именно бактериях они размножаются, важно максимально увеличить свою численность. Ген первичен, организм вторичен. Очень интересно!
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: