Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 открыли первое семейство внеклеточных риккетсиеподобных бактерий
Микробиологи Санкт-Петербургского университета совместно с?исследователями Миланского университета, университетов Пизы и?Павии открыли новое семейство бактерий Deianiraeaceae, относящееся к?порядку Rickettsiales. Это первое описанное семейство риккетсиеподобных бактерий-паразитов, представители которого ведут внеклеточный образ жизни и?фактически являются хищниками.
Как жена Геракла
Исследование опубликовано в?журнале ISME Journal.
К?семейству Deianiraeaceae, ставшему четвертым в?порядке Rickettsiales, относится на?данный момент одна бактерия, которую удалось обнаружить живой,?— Deianiraea. Все известные ранее представители семейств риккетсиеподобных бактерий являются исключительно внутриклеточными специализированными паразитами, тогда как Deianiraea не?только атакует жертву извне, но?и?проводит всю свою жизнь, не?проникая в?организм хозяина. Deianiraea паразитирует на?инфузориях-туфельках Paramecium: бактерия, как хищник, нападает на?инфузорию и?размножается на?ее?поверхности, забирая ресурсы жертвы и?в?итоге умерщвляя?ее.
Название бактерии Deianiraea было выбрано неслучайно: оно отсылает к?мифу о?Деянире, жене Геракла. По?легенде, Деяниру пытался похитить кентавр Несс, однако Геракл убил его, пронзив стрелой с?ядом Лернейской гидры. Умирая и?желая отомстить, Несс попросил Деяниру собрать его кровь: якобы с?ее?помощью она навсегда сможет сохранить любовь своего мужа. Однажды до?Деяниры дошел слух, будто?бы Геракл увлекся другой женщиной. Испугавшись, она отправила ему хитон, смоченный в?крови Несса. Одеяние, отравленное ядом гидры, сохранившимся в?крови кентавра, убило Геракла. ?Так и?бактерия Deianiraea убивает инфузорию, полностью покрывая клетку будто?бы отравленной туникой?,?— отмечает один из?участников исследования, кандидат биологических наук, профессор кафедры микробиологии 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Алексей Потехин.
Хищница из?микромира
Обнаружили новую бактерию по?счастливой случайности: один из?соавторов исследования, ведущий специалист ресурсного центра ?Культивирование микроорганизмов? Научного парка 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Наталья Лебедева, находясь в?поездке на?Кипре, взяла пробу воды из?впадавшего в?море водостока в?Ларнаке. Изучив в?лаборатории состав пробы, ученые обнаружили, что в?ней содержится большое количество инфузорий-туфелек. Наблюдая за?ними некоторое время, исследователи заметили, что инфузории теряют реснички, с?помощью которых передвигаются и?питаются, и?затем гибнут. Другие инфузории, подсаженные в?ту?же среду, вскоре также погибали. При ближайшем рассмотрении пострадавших инфузорий обнаружилось, что они облеплены слоем бактерий?— на?тот момент неизвестных науке.
?Новые семейства у?бактерий в?наши дни открывают редко. Это всегда серьезная находка, к?какой?бы группе это семейство ни?принадлежало. В?данном случае новое семейство обнаружено в?очень хорошо изученной группе?— порядке Rickettsiales. Ранее в?разных образцах удавалось обнаружить только нуклеотидные последовательности, кусочки ДНК бактерий, которые относили к?риккетсиеподобным, но?их?не?удавалось встроить в?существующую систему семейств порядка. Впервые мы?обнаружили именно живую бактерию, и?молекулярно-филогенетический анализ позволил все ранее разрозненные веточки сгруппировать вокруг некоего центра. Так удалось выделить новое семейство?— Deianiraeaceae. Можно сказать, нам повезло?,?— рассказывает Алексей Потехин.
Сильная и?почти независимая
Deianiraea, в?отличие от?других риккетсиеподобных, не?только способна реплицироваться, то?есть делиться вне клетки, но?и?поддерживать свою жизнедеятельность с?меньшей зависимостью от?хозяина. ?У?Deianiraea, по?сравнению со?всеми другими риккетсиеподобными бактериями, очень большие способности к?синтезу аминокислот: она может сама синтезировать 16?аминокислот, в?том числе восемь таких, которые другие представители порядка производить не?способны. Из?20?необходимых аминокислот 16?— уже практически полноценный набор. Оставшиеся она, скорее всего, все-таки берет у?своих жертв, но?этого мы?наверняка не?знаем. Также Deianiraea способна синтезировать нуклеотиды: другие риккетсии этим не?занимаются, поскольку получают их?от?хозяина?,?— уточняет биолог.
Еще одна особенность Deianiraea в?том, что она имеет несколько систем секреции: у?бактерий они позволяют секретировать белки, в?том числе для взаимодействия с?другими клетками. Deianiraea обладает системой для взаимодействия с?другими бактериями и?системой секреции четвертого типа, которая, как предполагают ученые, позволяет ей?наладить контакт с?инфузорией. На?данный момент исследователями не?установлено, как именно это взаимодействие происходит и?что бактерия может получать от?инфузории или других организмов-хозяев.
Родственница митохондрий
Представители трех ранее известных семейств порядка Rickettsiales?— различные внутриклеточные симбионты и?паразиты эукариот, в?том числе возбудители заболеваний животных и?человека (например, сыпного тифа). Считается, что риккетсиеподобные имеют общего предка с?бактерией, от?которой произошли митохондрии. В?клетках человеческого (и?любого другого эукариотического) организма митохондрии отвечают за?синтез АТФ, то?есть энергетический обмен клетки. Появление среди Rickettsiales новой?— внеклеточной?— бактерии Deianiraea позволяет предположить, что эволюционный путь современных митохондрий мог отличаться от?того, каким его принято считать.
?Эволюция всегда при возможности идет в?сторону экономии, уменьшения количества функций: все ненужное отсекается и?не?восстанавливается. Ранее считалось, что общий предок всех риккетсиеподобных бактерий был уже специализированным внутриклеточным паразитом с?сильно усеченными способностями к?биосинтезу, то?есть не?мог синтезировать массу незаменимых веществ, получая их?от?хозяина, и?всегда поддерживался и?воспроизводился только в?клетках организма хозяина. Результаты нашего исследования позволяют достаточно уверенно утверждать, что последний общий предок всех риккетсиеподобных бактерий вел внеклеточный образ жизни, обитал в?воде, имел жгутик и?был метаболически самодостаточен, хотя, вероятно, при этом уже имел клеточные системы, позволяющие взаимодействовать с?другими клетками, и?мог паразитировать на?них. Затем в?нескольких эволюционных линиях его потомков, приведших к?появлению современных семейств порядка Rickettsiales, независимо возникла приспособленность уже к?внутриклеточному паразитизму. Обнаружение Deianiraea заставляет вернуться к?вопросу о?том, когда бактерии?— предки митохондрий смогли поселиться в?клетках?— предках современных эукариот и?какими именно особенностями могли обладать эти предковые формы?,?— заключает ученый.