Бактерії запаслися зброєю проти храповика Мюллера або чому вони не вимирають

У спадковому матеріалі живого організму щосекунди виникає безліч ушкоджень. Велика частина з них ремонтується системами репарації. залишилися поломки генетичного коду передаються у спадок. Іноді мутації можуть бути навіть корисні, але більшість мутацій організм «не помічає», вони нейтральні, а значна частка всіх мутацій згубна. Шкідливі мутації мають властивість накопичуватися, що в підсумку може призвести до вимирання виду. Це явище відоме як храповик Мюллера (храповик - механізм, який дозволяє осі обертатися тільки в одному напрямку). Саме з ним пов'язують переважання в природі раздельнополих тварин, хоча самозапліднюються види розмножуються набагато швидше. Статевий процес, постійно перетасовуючи індивідуальні геноми, створює умови для того, щоб гени з невдалою мутацією вибраковують в ході природного відбору, а «хороші» гени залишалися в генофонді популяції. Але як вирішують проблему види, які до статевого розмноження не здатні, наприклад, бактерії?

Відомо, що бактеріальні клітини містять так звані агенти переносу генів, особливий різновид вірусоподібних частинок, а простіше кажучи, «одомашнені» бактеріофаги. віруси бактерій, в процесі еволюції перетворилися з ворогів в помічники. Частина популяції бактерій виробляє ці фагоподобние частки, в кожній з яких упакований обраний випадковим чином ділянку їх ДНК. Як і в разі взаємодії з фагамі- «ворогами», вивільнення цих частинок тягне за собою загибель тих бактерій, які їх зробили. Решта бактерії поглинають ці частинки і включають міститься в них ДНК в свій геном. Відбувається горизонтальний перенос генів (передача генетичного матеріалу між організмами, але не від пращура до нащадка), що дозволяє урізноманітнити індивідуальні геноми бактерій.

Вивчаючи подробиці цього процесу, дослідники з Базельського університету (Швейцарія) спільно з вченими з Швейцарської вищої технічної школи в Цюріху працювали з бактеріями роду Bartonella, який включає в себе ряд патогенів, що викликають внутріерітроцітарние інфекції. Переносники бактерій Bartonella - членистоногі, наприклад, воші і блохи, але людина може заразитися, наприклад, від кішки: так звана хвороба котячої подряпини (доброякісний лимфоретикулез), характеризується загальною інтоксикацією, збільшенням лімфатичних вузлів, гарячковим станом.

Всі бактерії роду Bartonella несуть специфічні агенти переносу генів, які, не відповідаючи прямо за їх патогенність, полегшують адаптацію до захисних систем організму-господаря і допомагають уникнути храповика Мюллера, забезпечуючи обмін фрагментами ДНК. Виявилося. що це не випадковий, а спрямований процес. По-перше, донорами ДНК можуть стати тільки здорові клітини. При неблагополуччя, нестачі поживних речовин, в клітці утворюється речовина гуанозінтетрафосфат, сигнал для зміни її функціонування відповідно до ситуації, і в числі іншого ця молекула пригнічує індукцію агентів перенесення генів. По-друге, продукція агентів перенесення генів відбувається протягом короткого часу на початку активного росту субпопуляції швидко розмножуються, а, отже, «здорових» бактеріальних клітин. І нарешті, поглинати їх здатні теж тільки активно діляться клітини.

Таким чином, агенти переносу генів забезпечують обмін ділянками ДНК між найбільш «здоровими» і пристосованими членами бактеріального спільноти бартонелл. Людям цей процес цікавий не тільки з фундаментально-наукової точки зору, але і з суто практичної: адже, що добре для бактерії, погано для людини. Наприклад, бактерії можуть передавати таким способом один одному гени стійкості до антибіотиків. Знання про механізми обміну генетичним матеріалом між бактеріями можуть бути використані для розробки нових стратегій боротьби з інфекціями.

Підготувала Марія Перепечаева

Умови використання матеріалів

Електронні платежі здійснюються через процесинговий центр PayOnline і сервіс ROBOKASSA