Стресс запускает этот процесс.
Когда антибиотики атакуют микроорганизм, его соседи впадают в панику. Но не так, как мы ожидали. Они не просто «вскапываются в землю» и ждут худшего. Они тянутся друг к другу. Они делятся белками.
Звучит безумно, я знаю. Мы всегда знали, что бактерии обмениваются ДНК. Горизонтальный перенос генов — это классика микробиологии. Нам известно, что они передают гены устойчивости, словно сувениры на вечеринке. Однако ученые давно подозревали наличие более темного и сложного уровня взаимодействия. Возможно, они обмениваются и функциональными белками. Считалось, что «грузовиками» для доставки служат крошечные жидкие пузырьки — везикулы. Жировая мембрана, белковый груз — цып-цып, и нет.
Но где доказательства?
Их не было.
«[Если оглянуться назад], не было никаких доказательств», — говорит Кристофер Герман, микробиолог из Медицинского колледжа Бэйлора. Пока что. Он и его команда только что опубликовали статью в журнале Science, в которой наконец зафиксировали этот процесс. Вживую. Если можно так выразиться, на пленку.
Ловушка
Герман и его коллеги поставили ловушку. Простую. Элегантную. Они использовали две популяции E. coli (кишечной палочки).
Первая группа — реципиенты. Эти бедняги несли сломанный ген. Инвертированный, бесполезный, немой. Без функциональной версии этого конкретного гена они не могли перерабатывать галактозу — простую сахар. По сути, они голодали, лишаясь этого конкретного источника энергии.
Затем доноры. У этих ребят было оружие: Cre-рекомбиназа. Белок, способный исправлять инвертированные гены. Он действует как ножницы и клей. Он вырезает и вставляет ген, возвращая его в рабочее состояние. Если клетка-реципиент получала этот белок Cre, она могла переключить ген обратно. Включался «режим пира».
Вот в чем подвох. Перенос ДНК здесь не сработал бы. Реципиентам нужен был именно белок, чтобы решить немедленную проблему. Они должны были физически получить Cre-рекомбиназу от донора.
Эксперимент, казалось, обречен на провал. Или на скуку.
«[Герман] уехал в отпуск. Я была в лаборатории. Думаю, мы ничего не ожидали», — вспоминает ведущий автор исследования Алиса Вен.
Они наблюдали за чашками Петри. Проходили дни. И вдруг. Медленно, мучительно, появился сигнал. Бактерии действительно делились. Белок Cre перемещался. Реципиенты ели галактозу. Обмен состоялся.
Хотя и чертовски медленно. Это был не потоп, а капля.
Пока давление не возросло.
Эффект антибиотиков
Бросьте антибиотики в эту смесь.
Посмотрите на реакцию.
Скорость передачи взлетела. В четыре тысячи раз. Это не флуктуация. Это паническая реакция. Стресс от лекарства заставляет колонию вступить в безумный обмен ресурсами.
В дикой природе это делит бактерий на два племени. Мучеников и спящих.
Большинство клеток реагируют, сбрасывая везикулы. Они выгружают белковый груз в окружающую среду, оставляя себя беззащитными. Это своего рода пакт самоубийц, но груз попадает к соседям. Тем временем другие клетки затихают. Они прекращают размножение. Они останавливают производство белка, чтобы спрятаться от лекарства. Они находятся в спящем состоянии, хрупкие и нуждающиеся в помощи.
Герман считает, что везикулы доставляют инструменты для ремонта. ДНК-полимеразы. То, что этим спящим клеткам нужно, чтобы перезапустить жизнь, когда бомбардировка прекратится. Живые кормят спящих. Это работает даже на границах между видами.
Почему?
Кто знает. Честно говоря, мы не знаем.
«Мы просто знаем, что это происходит», — говорит Вен.
Возможно, это вопрос выживания популяции. Одна клетка умирает, чтобы другие жили. Или, может быть, это эгоизм в тонкой форме. Возможно, клетка захватывает белок соседа, чтобы испытать его. Микробная бесплатная пробная версия. Прежде чем решиться на кражу постоянного имущества, такого как ДНК, она сначала примеряет навыки соседа.
И это работает. Вот в чем дело.
Лоран Ван Мелдерен из Свободного университета Брюсселя не участвовала в исследовании. Она наблюдала со стороны. То, что она видит, ей нравится.
«Это очень элегантный способ доказать существование передачи белков. Я уверена, что они правы», — говорит она.
Контрольные группы были строгими. Без лазеек. Вывод устойчив. Когда дела идут плохо, бактерии делятся своим «железом». Они передают эстафету. Они делят нагрузку.
Мы обычно думаем о выживании сильнейшего как о индивидуальном виде спорта. Одиночке. Сильнейшему. Но здесь, на микроскопическом уровне, сообщество важнее отдельного индивида. Они создают сеть безопасности из жира и белка.
Это заставляет нас задаться вопросом: кто же настоящий враг?
