Морские бактерии нашли необычный способ добывать пищу с помощью ускорения

Группа микробиологов из Массачусетского технологического института (США) и Эдинбургского университета (Великобритания) установили, что в отличие от кишечной палочки, морские микроорганизмы Vibrio alginolyticus используют повышение скорости перемещения, чтобы точнее определять положение различных веществ (главным образом, питательных). Новое открытие внесло существенный вклад в знания о хемотаксисе бактерий. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Хемотаксис — это движение, вызванное тем, что клетка "чувствует" наличие определённого химического вещества. Если это питательное вещество — сахар или аминокислота, клетка плывёт к его источнику. Если, наоборот, субстанция представляет опасность для организма, бактерия (или простейшее) уплывает подальше от неё. Большую часть информации о хемотаксисе получили из исследований кишечной палочки Escherichia coli — обитателя кишечника теплокровных. Хорошо известны рецепторы, которые регистрируют присутствие тех или иных веществ. Понятно, что чем быстрее плывёт клетка, тем скорее она достигнет источника пищи (или уйдёт из зоны действия опасного вещества), поэтому скорость перемещения бактерий в моделях хемотаксиса обычно не учитывают. Однако новые данные показывают, что морские бактерии Vibrio alginolyticus могут использовать скорость как средство "наводки" на пищу.
Учёные следили за перемещением множества отдельных клеток Vibrio alginolyticus с помощью микроскопа и видеокамеры. В небольшой сосуд с бактериями, содержащий гидрогель, поместили некоторое количество аминокислоты серина (для бактерий это питательное вещество). Исследователи оценивали, как быстро бактерии достигают области с наибольшей концентрацией серина, насколько плотно они собираются в этой точке, а также какие движения они используют для перемещения.
Оказалось, что если клетка набирает высокую скорость, она совершает меньше ошибочных поворотов, неизбежных из-за особенностей строения её жгутиков и размера её клетки. (Бактерии очень маленькие — настолько, что их постоянно сбивает с прямого пути броуновское движение молекул). Чем выше была концентрация серина в среде, тем больший процент бактерий переходил в "высокоскоростной режим". В данном случае высокой скоростью считалось 30 микрометров в секунду и более. Плотность скоплений Vibrio alginolyticus вокруг источников серина была тем выше, чем быстрее перемещались члены этой популяции.
По всей видимости, повышенные концентрации питательных веществ каким-то образом вызывают ускорение бактерий. А оно, в свою очередь, улучшает траекторию их движения. В механизмах этих процессов учёным ещё предстоит разобраться.