Жгутики по запросу: необычное открытие в донных осадках. Как одна маленькая плазмида меняет образ жизни бактерии? Новый морской микроб удивил исследователей своей способностью активировать и деактивировать подвижность.
Сотрудники Тихоокеанского института биоорганической химии имени Елякова (ТИБОХ ДВО РАН) в сотрудничестве с коллегами из Национального научного центра морской биологии имени Жирмунского описали новый вид морских бактерий — Marinovum sedimenti. Микроорганизм был изолирован из донных осадков. Это открытие расширило род Marinovum, который ранее включал только один признанный вид — Marinovum algicola.
Исследователи проанализировали два штамма нового вида и выявили между ними неожиданное различие. Штамм KMM 9879 оказался подвижным: под микроскопом у него наблюдались один или два жгутика, расположенные на полюсе клетки или сбоку. В то время как типовой штамм KMM 9989T не имел таких структур и не мог плавать самостоятельно, полагаясь только на течение.
Генетическая «надстройка» изменила образ жизни бактерии
Исследователи нашли причину различий в геноме микроорганизмов. У подвижного штамма на внехромосомном генетическом элементе — плазмиде, которую ученые классифицировали как хромиду, находился полный набор генов, необходимых для формирования жгутиков. У неподвижного штамма этот генетический кластер отсутствовал.
Таким образом, одна сравнительно небольшая генетическая конструкция обеспечила бактерии возможность активно передвигаться в окружающей среде. Такие случаи являются редкими и наглядно демонстрируют, насколько существенно горизонтальное переноса генов может влиять на характеристики микроорганизмов.
Кроме отличий в подвижности, Marinovum sedimenti обладает широкими адаптационными возможностями. Бактерия может расти при температуре от 5 до 35 градусов Цельсия, переносит соленость от 0,5 до 4 % и способна существовать в среде с pH от 5,5 до 10. Нейтральный водородный индекс равен 7,0, а уровень 10 примерно соответствует жидкости для мытья посуды. Долгое время в такой щелочной среде большинство организмов не могут выжить.
Исследователи полагают, что это открытие способствует лучшему пониманию механизмов адаптации морских микроорганизмов и демонстрирует, как отдельные генетические элементы могут быстро наделять бактерии новыми функциями.
Результаты исследования опубликованы в журнале Microorganisms. Название нового вида уже официально валидировано Международным комитетом по систематике прокариот.
Интересные факты
Плазмиды часто называют «генетическими флешками» бактерий: они могут передаваться между клетками и переносить полезные гены, включая устойчивость к антибиотикам.
Ученые из Массачусетского технологического института ранее показали, что морские цианобактерии способны обмениваться генетической информацией необычными способами даже на больших расстояниях, что способствует их высокой адаптивности в неблагоприятных условиях.
Самые быстрые микробы могут преодолевать сотни длин собственного тела за секунду. Для человека такая скорость соответствовала бы движению со скоростью реактивного самолета.
О похожем механизме у архей Мертвого моря, которые развили мощные жгутики для плавания в вязкой соленой воде, читайте в материале Hi-Tech Mail.
Фото: hi-tech.mail.ru