Stres rozpoczyna ten proces.
Kiedy antybiotyki atakują mikroorganizm, jego sąsiedzi wpadają w panikę. Ale nie w sposób, jakiego oczekiwaliśmy. Nie tylko okopują się i czekają na najgorsze. Przyciągają się do siebie. Dzielą się białkami.
Brzmi szalenie, wiem. Zawsze wiedzieliśmy, że bakterie wymieniają DNA. Poziomy transfer genów to klasyka mikrobiologii. Wiemy, że przekazują geny odporności niczym upominki na przyjęciach. Jednak naukowcy od dawna podejrzewali ciemniejszy, bardziej złożony poziom interakcji. Być może wymieniają także białka funkcjonalne. Uważano, że „ciężarówki” dostawcze to maleńkie pęcherzyki cieczy zwane pęcherzykami. Błona tłuszczowa, ładunek białkowy – pisklę i nie.
Ale gdzie są dowody?
Nie było żadnych.
„[Z perspektywy czasu] nie było żadnych dowodów” – mówi Christopher Herman, mikrobiolog z Baylor College of Medicine. Na razie. On i jego zespół właśnie opublikowali artykuł w czasopiśmie Science, w którym ostatecznie udokumentowali ten proces. Na żywo. Że tak powiem, na filmie.
Pułapka
Herman i jego koledzy zastawili pułapkę. Prosty. Elegancki. Wykorzystali dwie populacje E. coli (Escherichia coli).
Pierwszą grupą są odbiorcy. Te biedne dusze niosły zepsuty gen. Odwrócony, bezużyteczny, głupi. Bez funkcjonalnej wersji tego konkretnego genu nie mogliby przetwarzać galaktozy, cukru prostego. W zasadzie głodowali, pozbawieni tego konkretnego źródła energii.
Następnie darczyńcy. Ci goście mieli broń: Cre-rekombinazę. Białko, które może skorygować odwrócone geny. Działa jak nożyczki i klej. Wycina i wkleja gen, przywracając go do stanu roboczego. Jeśli komórka biorcy otrzymała to białko Cre, mogłaby zmienić gen z powrotem. Włączono „tryb uczty”.
Oto haczyk. Transfer DNA by tu nie zadziałał. Biorcy potrzebowali białka, aby rozwiązać natychmiastowy problem. Musieli fizycznie otrzymać rekombinazę Cre od dawcy.
Eksperyment wydawał się skazany na porażkę. Albo z nudów.
“[Herman] wyjechał na wakacje. Byłam w laboratorium. Nie sądzę, żebyśmy się czegokolwiek spodziewali” – wspomina główna autorka badania Alice Wen.
Obserwowali szalki Petriego. Minęło kilka dni. I nagle. Powoli, boleśnie, pojawił się sygnał. Bakterie podzieliły się. Białko Cre poruszyło się. Biorcy jedli galaktozę. Do wymiany doszło.
Chociaż jest cholernie powolny. To nie była powódź, ale kropla.
Dopóki ciśnienie nie wzrosło.
Wpływ antybiotyków
Do tej mieszaniny wrzuć antybiotyki.
Spójrz na reakcję.
Prędkości transferu gwałtownie wzrosły. Cztery tysiące razy. To nie jest fluktuacja. To reakcja paniki. Stres związany z narkotykiem powoduje, że kolonia angażuje się w gorączkową wymianę zasobów.
W naturze powoduje to podział bakterii na dwa plemiona. Męczennicy i śpiący.
Większość komórek reaguje wydzielaniem pęcherzyków. Wyładowują swój ładunek białkowy do środowiska, pozostawiając siebie bezbronnymi. To rodzaj paktu samobójczego, ale ciężar spada na sąsiadów. Tymczasem w innych komórkach panuje cisza. Przestają się rozmnażać. Zatrzymują produkcję białka, aby ukryć się przed lekiem. Są uśpione, delikatne i potrzebują pomocy.
Herman wierzy, że pęcherzyki dostarczają narzędzi do naprawy. Polimerazy DNA. Czego potrzebują te uśpione komórki, aby wznowić życie, gdy bombardowanie ustanie. Żywi karmią śpiących. Działa to nawet na granicach między gatunkami.
Dlaczego?
Kto wie. Szczerze mówiąc, nie wiemy.
„Po prostu wiemy, że to się dzieje” – mówi Wen.
Być może jest to kwestia przetrwania populacji. Jedna komórka umiera, aby inne mogły żyć. A może to egoizm w subtelnej formie. Być może komórka przejmuje białko sąsiada, aby je przetestować. Bezpłatna wersja próbna dotycząca drobnoustrojów. Zanim podejmie decyzję o kradzieży trwałych aktywów, takich jak DNA, najpierw wypróbowuje umiejętności sąsiadki.
I to działa. Oto rzecz.
Laurent Van Melderen z Wolnego Uniwersytetu w Brukseli nie był zaangażowany w badanie. Przyglądała się z boku. Podoba jej się to, co widzi.
„To bardzo elegancki sposób udowodnienia istnienia transferu białek. Jestem pewna, że mają rację” – mówi.
Grupy kontrolne były rygorystyczne. Żadnych luk. Wniosek jest stabilny. Kiedy coś idzie nie tak, bakterie dzielą się swoim żelazem. Przekazują pałeczkę. Dzielą się obciążeniem.
Zwykle myślimy o przetrwaniu najsilniejszych jako o sporcie indywidualnym. Sam. Do najsilniejszego. Ale tutaj, na poziomie mikroskopowym, społeczność jest ważniejsza niż jednostka. Tworzą siatkę bezpieczeństwa z tłuszczu i białka.
To każe nam zadać pytanie: kto jest prawdziwym wrogiem?
