Микробиологи изучили бактерий, которые обитают на поверхности других бактерий

Бактерии и прочие микробы населяют Землю почти столько же, сколько она существует, — с самого зарождения жизни почти четыре миллиарда лет назад. При этом они до сих пор играют огромную роль в функционировании экосистем и глобальном круговороте элементов.

В то же время большинство бактерий очень сложно изучать, поскольку в условиях лаборатории они не выживают. Это связано со специфическими требованиями к условиям обитания, а также с потребностью жить рядом с какими-то другими микробами.

Среди таких некультивируемых бактерий яркий пример — очень мелкие бактерии Patescibacteria, которые могут выживать, только паразитируя на поверхности более крупных бактерий.

Эти бактерии изучать особенно сложно, однако авторы новой статьи в журнале Cell применили для этого некоторые остроумные приемы. Для начала они выделили пару штаммов патесцибактерий, полученных из проб зубного налета и слюны здоровых добровольцев. Там они, разумеется, жили не сами по себе, а на поверхности актинобактерий.

Микробиологам удалось выделить ДНК бактерий-паразитов из смеси с генетическим материалом хозяина. Они также описали набор генов одного из штаммов, среди которых 295 оказались жизненно важными для микроба. Этот набор сильно отличается от стандартного — и неудивительно, ведь патесцибактерии потеряли способность синтезировать многие важные соединения из-за жизни «на всем готовом». В целом геномы Patescibacteria, как и их клетки, оказались очень миниатюрными и упрощенными — все это характерно для организмов, которые избрали путь упрощения и специализации, то есть паразитизм.

Зато необычные бактерии приобрели уникальные гены и способности, помогающие им успешно выживать на поверхности других микробов. Так, у них возникли особые придатки на поверхности и специфические белки, которые позволяют паразитам удерживаться на клетках-хозяевах. Патесцибактерии также могут перейти в подвижное состояние и отправиться на поиски новых хозяев, после чего осесть на них и вновь приступить к делению.

Patescibacteria приобрели уникальную систему секреции, а еще способность захватывать проплывающую мимо них ДНК и использовать ее, чтобы стать более адаптированными. Получается, они способны сделать себя трансгенными сами, без помощи людей и биотехнологии.

Именно эту систему захвата ДНК ученые использовали, чтобы «скормить» патесцибактериям ген, кодирующий метку, — флуоресцентный белок. Это позволило визуализировать структуру необычных бактерий и подробно описать их жизненный цикл.