На что способны примитивные организмы, чтобы выжить

На что способны примитивные организмы, чтобы выжить

Способность живых организмов кооперироваться для преодоления препятствий – давно известна, но от этого не менее удивительна. Новый эксперимент, проведённый американскими исследователями с бактериями группы кишечной палочки, весьма расширил понимание того, на что способны даже столь примитивные организмы, чтобы выжить.

Учёные из Принстонского университета (Princetone University) решили проверить, на что пойдут большие группы бактерий Escherichia coli, если их заставить ни много ни мало, а пройти полосу препятствий. Смышлёные микроорганизмы не подвели исследователей.

Для наблюдения за тем, как будут вести себя бактерии, был сконструирован микроканал шириной 100 микрометров и разделённый на 85 секций длиной 150 мкм каждая. На границах отсеков устанавливались воронки (они видны на рисунке), в 80 случаях направленные в одну сторону и в четырёх – в другую. Таким способом учёные сформировали четыре ловушки, которые должны были сдерживать продвижение E. Coli.

микроканал

Фрагмент микроканала, где а – 5 мкм, d – 40 мкм, угол 2Ф – 60 градусов. Бактерии, обозначенные зелёным цветом, попадают в ловушку, образованную разнонаправленными воронками (иллюстрация Guillaume Lambert et al./Physical Review Letters).

Проходил опыт следующим образом: американцы помещали в первую камеру определённое число микроорганизмов и следили за тем, сможет ли хоть один из них дойти до финиша, двигаясь в условиях питательной среды Лурия-Бертани (LB).

Как показали результаты, группа из 200 бактерий всё ещё не способна справиться с "полосой препятствий", но если на старте находится хотя бы тысяча E. coli, происходит удивительное: на глазах наблюдателя формируется целых три отдельных отряда мигрантов.

график изменений

График отражает изменение количества бактерий (цветная шкала) в разных секциях с течением времени. Можно чётко увидеть три крупные группы мигрирующих кишечных палочек, (образуются через 0,5, 2 и 4 часа) (иллюстрация Guillaume Lambert et al./Physical Review Letters).

По мнению авторов, такой резкий скачок можно объяснить тем, что когда бактерии поглощают питательные вещества, они создают обеднённые участки – "пустоши". Если плотность размещения E. coli достаточно высока, то перепады концентрации этих веществ всё увеличиваются, пока не достигают определённой отметки.

Дальше происходит следующее. Поскольку для кишечной палочки свойственен хемотаксис (т.е. они движутся по направлению к питательным веществам), бактерии предполагают, что аттрактанты находятся где-то поблизости – и получают стимул смещаться вперёд.

Двигаясь скопом они и преодолевают препятствия. Что характерно, при отсутствии питательных элементов в среде E. coli с треском проваливали задание.

раскадровка

Раскадровка движения отдельных бактерий, полученная из видеозаписи длиной 7,5 секунд. Красным цветом обозначен вектор движения в сторону "ловушки", кружок – исходное положение конкретной E. coli на момент начала записи (иллюстрация Guillaume Lambert et al./Physical Review Letters).

Принстонские учёные предполагают, что такие эффекты могут наблюдаться и в других, практически более важных биологических системах — например, сообществах мигрирующих раковых клеток. В дальнейшем учёные намерены продолжать опыты и найти "спринтера" — штамм бактерий, которые будут пробегать микроканал быстрее всех остальных.

Следует заметить, что данные эксперимента вполне гармонично вписываются в предложенную почти полвека назад теоретическую модель Келлера-Сегеля. Она, в частности, описывает на примере других экспериментов, формирование и распространение хемотаксических "колец" бактерий.

На довольно примитивном (и единственно возможном для E. coli) уровне, явление, которое наблюдали американские специалисты, хотя его и сложно назвать альтруизмом, явно находится где-то в подножии лестницы взаимовыручки, по возрастающей выглядящей так: сперматозоиды, амёбы, насекомые, крысы, гиены, шимпанзе – и, конечно же мы, люди, которым стоит порой брать пример с наших меньших братьев.

Источник: www.membrana.ru

Ещё в разделе

Прочтен геном симбиотической бактерии из клеток гидротермального моллюска

Анализ генома бактерии, обитающей в клетках двустворчатого моллюска Calyptogena magnifica, показал, что этот микроб снабжает своего хозяина питательными веществами и витаминами, а также утилизирует отходы его жизнедеятельности.

Обнаружен новый механизм скользящего движения бактерий

Бактерия Myxococcus xanthus обладает двумя типами скользящего движения: «A-подвижностью» и «S-подвижностью». Первый из них используется для индивидуального, второй — для согласованного группового передвижения. Механизм S-подвижности известен: на одном из

Устойчивость микробов к антибиотикам

С течением времени популяция (но не отдельная особь) может приобрести устойчивость к воздействию химических веществ, таких как антибиотики и пестициды. Все мы слышали пугающие истории о микробах, нечувствительных к антибиотикам. И действительно, многи

Польза самцов доказана экспериментально

Польза самцов доказана экспериментально

В экспериментах на нематоде Caenorhabditis elegans доказана необходимость полового размножения. Именно половое размножение является необходимым и достаточным условием для борьбы с паразитарными инфекциями.

Мыши испробовали на себе войны микробов в животе человека

Мыши испробовали на себе войны микробов в животе человека

Тезис "человек есть то, что он ест" верен не только в отношении всего организма, но и в части кишечной микрофлоры: на её состав, как давно ясно, влияет диета хозяина. Можно сказать, что рассказы о пользе йогуртов и пробиотических пищевых добавок имеют под собой некоторую научную основу. Но понятного в этой картине пока ещё намного меньше неизведанного.

Оценка:

Пока комментариев нет