Клетки животных прячутся от внешнего мира за жиденькой двухслойной мембраной. Клетки грибов, растений и бактерий защищены куда лучше – помимо мембраны у них есть клеточная стенка, защищающая от резких колебаний температуры, кислотности и «солёности». Именно ею прокариоты и некоторые грибы обязаны своей феноменальной живучестью.
Эта же структура становится определяющей, когда речь заходит о размножении бактерий – именно с неё начинается «перетяжка» бактериальной клетки, заканчивающаяся появлением пары клеточных потомков.
Джеффу Эррингтону из британского Университета Ньюкасла и его коллегам удалось создать штаммы сенной палочки Bacillus subtilis, лишенные клеточной стенки, но при том сохранившие способность к размножению.
бактерии, частично или полностью лишённые клеточной стенки, но сохранившие способность к развитию. L – первая буква названия Листеровского института в Лондоне, где Эмми Кляйнебергер-Нобель обратила внимание на развитие морфологически весьма необычных клеток в культуре бактерий Streptococcus momliforniis, выделенной из жидкости уха крысы. Позже были описаны L-формы у самых разных видов бактерий. Было показано, что L-формы возникают спонтанно или индуцировано – под воздействием агентов, блокирующих синтез клеточной стенки (антибиотиков пенициллинового ряда и циклосерина, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, аминокислоты глицина).
L-формы образуются в результате несбалансированного роста нормальных бактериальных клеток в длину и в толщину и поэтому полиморфны. В культурах L-форм обнаруживаются клетки размером 0,2–50 мкм. Они шаровидные, нитевидные, присутствуют также и бесструктурные массы. L-формы проходят через бактериальные фильтры и легко разрушаются при механических воздействиях. В отличие от нормальных клеток L-формы часто содержат крупные вакуоли. L-формы обладают пониженным уровнем метаболической активности, чем исходные бактерии. Они нечувствительны к действию любых агентов, влияющих на клеточную стенку. У L-форм не функционируют нормальные механизмы клеточного деления. В основном они делятся с образованием элементарных тел, которые отпочковываются от поверхности клетки или от мембраны вакуоли.
Исследования L-форм представляют существенный интерес для медицинской микробиологии, поскольку в этой форме в организме человека и животных могут сохраняться патогенные бактерии. При нерациональном использовании антибиотиков, приводящем к образованию L-форм из бактерий, может наступить улучшение состояния больного. Однако после прекращения приема лечебного препарата наступает превращение L-форм в бактерии исходного вида с восстановлением их вирулентности, что приводит к рецидиву болезни. Бактерии, у которых отсутствует клеточная стенка, существуют и в природе: это микоплазмы.
Позже были открыты и бактерии, существующие только в L-форме, – это некоторые археи, а также спироплазмы, микоплазмы и уреаплазмы, ставшие настоящей головной болью для ученых и врачей. И хотя у всех у них сохранена липидная мембрана, отграничивающая внутреннее содержимое от внешней среды, защитной роли она не несёт.
выделенный в чистой культуре изолят вируса или организма, размножающегося бесполым путём.
Поскольку многие микроорганизмы размножаются митозом (делением), без участия полового процесса, по существу, виды у таких микроорганизмов состоят из клональных линий, генетически и морфологически идентичных исходной клетке. Отдельные штаммы данного вида могут быть выделены из разных источников в окружающей среде, например, сточных вод или почвы или из одного и того же источника, но в разное время.
Отнесение микроорганизма к определённому виду происходит на основе достаточно широких признаков, таких как тип нуклеиновой кислоты и строение капсида у вирусов; способности расти на определённых углеводородах и тип выделяемых продуктов обмена веществ, а также консервативных последовательностях генома у бактерий. Внутри вида существуют вариации относительно, размера и формы бляшек (колонии вируса) или колоний микроорганизма, уровню продукции ферментов, наличию плазмид, вирулентности и т. п.
В мире не существует общепризнанной номенклатуры названия штаммов, и используемые названия достаточно произвольны. Как правило, они состоят из отдельных букв и цифр, которые записываются после видового названия. Например, один из самых известных штаммов кишечной палочки – E. coli K-12, вируса птичьего гриппа – H5N1.
Чтобы ответить на вопрос, как это происходит, ученые взяли штамм сенной палочки M96. В этих «экспериментальных» бактериях синтез важнейшего компонента клеточной стенки пептидогликана происходит только при наличии в среде «древесного сахара» ксилозы. Без неё не запускается процесс считывания гена, кодирующего одно из веществ-предшественников пептидогликана. Микробиологи ксилозу добавлять не стали, наслаждаясь спонтанным появлением шарообразных L-форм. Но эти клетки практически не делились и были слишком разнообразны, так что говорить о воспроизводимости результатов не представлялось возможным.
Пришлось встроить в геном ещё один репрессор синтеза пептидогликана и включить механизм искусственного отбора, добавив в среду пенициллин, тоже ограничивающий сборку клеточной стенки.
Выжили только те, кто в результате случайных мутаций «научился» обходиться без стенки.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"click": "on",
"id": "2729102",
"incutNum": 3,
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"uid": "_uid_2941167_i_3"
}
Собственно, этот штамм и стал основным достижением Эррингтона и главным объектом для дальнейших исследований. Результатами учёные могут гордиться:
им удалось сфотографировать размножение L-форм, больше похожее на почкование, нежели на традиционное равноценное деление на две части.
Обычно деление бактерии, уже «удвоившей» свой геном, начинается с Z-кольца, опоясывающего клеточную стенку. То есть, в отличие от тех же животных, процесс запускается снаружи, а не изнутри. «Дефектные» герои этой работы пошли другим путём: после увеличения в размерах до 3–4 микрометров они начинали «выпускать» многочисленные нестабильные выросты, пока один из них просто не отпочковывался, рос и снова давал жизнеспособное поколение. Полное наблюдение этого цикла под микроскопом заняло у ученых 7 часов.
Сам же механизм образования выростов пока остается неизвестным. В случае с животными подобное контролируемое выпячивание мембраны – обычное явление, необходимое для движения клеток или фагоцитоза. Но бактерии лишены развитого цитоскелета, способного самостоятельно регулировать форму клетки. Возможно, эти выросты, которых за раз образуется до 5 штук, формируются под действием белков, «растаскивающих» делящуюся ДНК, хотя детали феномена ещё предстоит установить.
В любом случае у микробиологов появилась новая модель для отработки перспектив в лечении уреаплазмоза, не поддающегося традиционным антибиотикам.
Да и на эволюцию прокариот можно взглянуть с другой стороны.
Не исключено, что именно подобным «дефектным» бесстеночным формам, отказавшимся от мощного железного занавеса ради большей восприимчивости и мобильности, животные обязаны своим возникновением.
