Ученые из Калифорнийского университета сделали необычное открытие: бактерии внутри кишечника человека устраивают «оргии» и регулярно занимаются «сексом», чтобы получать витамин В12.
Ваши кишечные бактерии нуждаются в витамине B12 так же, как и вы. Хотя ДНК обычно передается от родителей к детям, новые исследования показывают, что кишечные бактерии передают гены «половым путем», чтобы получать витамины.
Без витамина B12 большинство типов живых клеток не могут функционировать. В результате за него в природе существует сильная конкуренция. Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде демонстрирует, что полезные кишечные микробы разделяют способность приобретать этот драгоценный ресурс друг с другом посредством процесса, называемого бактериальным сексом.
Человеческий кишечник является хозяином безудержной микроскопической оргии. Чтобы выжить, микробы в нашем пищеварительном тракте регулярно занимаются «сексом» друг с другом, и все это во имя обмена секретами о том, как выжить после смертельных доз антибиотиков.
Группа исследователей из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне и Калифорнийского университета в Риверсайде теперь узнала, как далеко заходит эта бактериальная борьба, обнаружив обмены, которые выходят за рамки того, что мы знали ранее.
У бактерий, конечно, нет гениталий, но технически «секс» в биологии относится к любому процессу обмена генетическим материалом .
Таким образом, формируя «временный союз» с другой бактерией в нашем кишечнике, микроб может передавать свои гены другой — даже не обязательно, чтобы это был тот же вид.
Все, что нужно сделать микробу, — это высунуть трубку, называемую пилусом, и прикрепиться к другой клетке, выпустив переносимый пакет ДНК, называемый мобильным генетическим элементом, когда он будет готов.
Открытие бактериального пола было сделано более 70 лет назад , когда ученые поняли, что этот горизонтальный перенос генов заключается в том, что микробы обмениваются генами устойчивости к определенным антибиотикам, тем самым распространяя устойчивость к антибиотикам.
Совсем недавно стало ясно, что бактериальный секс происходит не только тогда, когда микробы подвергаются атаке. Это происходит постоянно, и, вероятно, это часть того, что поддерживает наш микробиом в форме и здоровье .
Новое исследование теперь определило, какие гены бактерии на самом деле разделяют, когда они это делают.
Исследование проводилось среди кишечных микробов, называемых Bacteroidetes, которые составляют до 80 процентов микробиома человека и являются важными пищеварителями.
«Большие длинные молекулы сладкого картофеля, бобов, цельного зерна и овощей прошли бы через наш организм без этих бактерий», — объясняет микробиолог Патрик Дегнан из Калифорнийского университета в Риверсайде.
«Они разрушают их, чтобы мы могли получать от них энергию».
Однако, чтобы заселить кишечник человека и помочь нам расщеплять углеводы, эти микробы должны конкурировать за ограниченные ресурсы в толстой кишке. Такие ресурсы включают витамин B12 и другие родственные соединения, которые способствуют метаболизму бактерий и синтезу белков.
Большинство микробов в кишечнике не способны самостоятельно синтезировать эти важные соединения, а это означает, что им приходится впитывать то, что они могут, из окружающей среды.
Чтобы это было эффективно, нужно иметь наготове гены эффективной транспортной системы витамина B12.
Как в чашках Петри, так и в моделях живых мышей исследователи идентифицировали переносчики B12, которые передаются через бактериальный пол.
«Мы в восторге от этого исследования, потому что оно показывает, что этот процесс нужен не только для устойчивости к антибиотикам», — говорит Дегнан.
«Горизонтальный обмен генами между микробами, вероятно, используется для всего, что увеличивает их способность к выживанию, включая совместное использование [генов для транспортировки] витамина B12».
Когда два кишечных микроба поместили на чашку в лаборатории, исследователи заметили бактерию, которая не могла синтезировать транспортные системы B12, связанные с бактерией, которая могла.
Как только половой ворсинок перекинет мостик между ними, «принимающая» бактерия сможет распаковать свой драгоценный груз.
После эксперимента исследователи изучили геном принимающей бактерии, которая была еще жива, и обнаружили, что она включает дополнительную полосу ДНК от донора.
Среди живых мышей происходит нечто подобное. Когда исследователи вводили мыши две формы Bacteroidetes — одну, которая обладала генами переноса B12, а другую — нет, — они обнаружили, что гены первой «перескочили» на вторую через пять-девять дней.
«Это как если бы два человека занимались сексом, и теперь у них обоих рыжие волосы», — говорит Дегнан.
Интересно, что авторы отмечают, что вторичный раунд переноса генов между Bacteroidetes одного и того же вида происходил немного быстрее, чем первый раунд, который был между двумя разными видами.
Полученные данные свидетельствуют о том, что может существовать небольшой «видовой барьер», когда дело доходит до бактериального пола. Хотя этот барьер совсем не похож на то, что мы видим у млекопитающих, где вид может воспроизводиться только с другим видом.
Бактерии, похоже, не так разборчивы в своих партнерах, и наши желудки очень благодарны им за их неразборчивость.
Исследование было опубликовано в Cell Reports .
Перевод с английского
Ранее в Блоге Lev Mu
Исследование израильских учёных: «Умные» телефоны угрожают развитию вашего ребенка
Ученые расширили свойства принципа теплопередачи: использование льда для кипячения воды
Израильские ученые предложили новый метод очистки воды
В Израиле создали «настоящее коровье молоко» без участия коров
Шеф-повар в Израиле придумал принципиальное новое растительное масло
тэги: #кишечныймикробиом #витаминВ12 #бактерии #Ученыеиз Калифорнийского университета #Bacteroidetes #исследования #наука
