Co zjadają głodne bakterie. Zaskakujące odkrycie

Badanie przeprowadził zespół naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie (ASU), Politechniki Federalnej w Zurychu (ETHZ) i Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Badań Wodnych (Eawag). Specjaliści odkryli, że gdy bakteriom brakuje pokarmu, używają wyspecjalizowanej broni, zwanej systemem sekrecji typu VI (T6SS), by atakować, zabijać i powoli absorbować substancje odżywcze z innych bakterii.

- Puenta badania brzmi następująco: gdy sytuacja staje się nieciekawa, zjadasz swojego sąsiada - mówi starszy autor badania Glen D’Souza, adiunkt w Zespole Nauk Molekularnych Uniwersytetu Stanowego w Arizonie. - Zdawaliśmy sobie sprawę, że bakterie zabijają się nawzajem, to podręcznikowa wiedza. To, co zaobserwowaliśmy, pokazuje jednak, że nie tylko mają one narzędzia do eliminacji, ale są w stanie kontrolować to, kiedy ich używać [...].

W artykule opublikowanym na łamach "Science" naukowcy tłumaczą, jak dokładnie wygląda system T6SS. Najprościej mówiąc, przypomina on mikroskopijny harpun. Bakterie strzelają nim w pobliskie komórki i wpuszczają do nich toksyny, doprowadzając do ich śmierci.

Wcześniej naukowcy uważali, że system T6SS służy przede wszystkim do rywalizacji i eliminowania konkurencji w celu zyskania przestrzeni życiowej. Dzięki nowemu badaniu okazuje się, że bakterie wykorzystują go do strategicznego pozyskiwania pokarmu poprzez zabijanie innych mikroorganizmów, aby wspomóc swój wzrost. Specjaliści zaobserwowali cały proces w spowolnieniu między innymi dzięki użyciu techniki poklatkowej.

Bakterie z systemem T6SS - żyjące zarówno w oceanach, jak i jelitach - atakowały swoich sąsiadów, gdy były głodne, by pożywić się ich szczątkami. Aby udowodnić, że takie zachowanie nie jest przypadkiem, naukowcy wyłączyli system T6SS w niektórych szczepach. Gdy umieścili genetycznie zmienione bakterie w środowisku ubogim w wartości odżywcze oraz z potencjalnymi ofiarami, okazało się, że nie są one w stanie rosnąć. Jednocześnie niezmodyfikowane bakterie wciąż mogły zabijać i prosperowały.

Wciąż nie znamy wielu tajemnic bakterii, ale dzięki nowemu badaniu naukowcy są bliżej poznania kolejnych zagadnień dotyczących ich funkcjonowania.

- Obserwacja bakterii w akcji pokazuje, że potrafią być one niezwykle pomysłowe - mówi dr Astrid Stubbusch, główna autorka badania i była doktorantka na Politechnice Federalnej w Zurychu. - Powoli uwalniając substancje odżywcze pozyskane z zabitych pobratymców, zwiększają swoją szansę na przeżycie w warunkach, w których liczy się każda cząsteczka. Ujawnia to nowe powiązania w mikrobiologicznej sieci pokarmowej, których wcześniej nie znaliśmy - dodaje.

Dzięki odkryciu specjaliści lepiej rozumieją, jak działają bronie używane przez bakterie i uważają, że harpun, którego mikroorganizmy używają do pozyskiwania składników odżywczych ze swoich pobratymców, może być wykorzystany w medycynie. Po pierwsze, naukowcy mogą zacząć pracować nad lepszymi probiotykami - takimi, które nie tylko koegzystują z innymi organizmami w jelitach, lecz także aktywnie chronią florę jelitową przed szkodliwymi mikrobami. Po drugie, odkrycie może ułatwić tworzenie nowych antybiotyków - dostarczanych za pomocą harpuna bezpośrednio do patogenów - w czasach, gdy odporność na nie stale się zwiększa.

Ponadto bakterie służą ludziom niebezpośrednio, ponieważ pomagają regulować obieg węgla w przyrodzie. Zabójcze mikroorganizmy żyjące w oceanach, które eliminują swoich rywali rozkładających algi i utylizujących węgiel, mogą pomóc nam zrozumieć, jaka ilość tego pierwiastka pozostaje w oceanach i jest z powrotem uwalniana do atmosfery.