Бактерии воруют ДНК ради быстрой эволюции

Известен тот факт, что бактерии и другие микроорганизмы эволюционируют весьма и весьма быстро. С этим связана одна из самых больших проблем современного здравоохранения, заключающаяся в постоянном появлении новых штаммов микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам. И если бы ученые смогли увидеть этот процесс эволюции бактерий воочию, они обрели бы возможность вмешиваться в этот процесс с пользой для людей.

Не так давно исследователям из университета Индианы удалось заглянуть в мир крошечных бактерий и увидеть, как они “бросают гарпуны“, захватывая и поглощая участки чужой ДНК. Читай также: Иммунные клетки “совершают самоубийство“ Одним из основных способов эволюции бактерий является изменение их генетического кода, что производится при помощи так называемого процесса горизонтального переноса генов.

Этот процесс заключается в захвате фрагментов ДНК из окружающей среды и включение этой ДНК в собственный геном бактерий. В некоторых случаях бактерии вместе с новыми участками ДНК приобретают полезные для них и чрезвычайно вредные для людей новые особенности, такие, как устойчивость к антибиотикам.

Ранее исследователи пытались найти методы, которые будут препятствовать бактериям поглощать ДНК и делиться полученной генетической информацией с другими бактериями. Ученым удалось выяснить, что для захвата фрагментов ДНК бактерии используют растягивающиеся придатки, пили (пилусы), фимбрии или ворсинки, но точные детали работы такого механизма были неизвестны до последнего времени.

Для изучения действий бактерий ученые окрасили эти бактерии и фрагменты ДНК флуоресцентными красками разных цветов, и это позволило им запечатлеть на видео то, как бактерии “бросают свои гарпуны“, ловят фрагменты ДНК и поглощают их через крошечные поры в своей клеточной мембране.

При этом, ученые установили, что диаметр пор практически соответствует диаметру молекул ДНК и, если бы бактерии не использовали процесс “гарпунного захвата“, у них бы не было никаких шансов на случайное поглощение ДНК из окружающей среды. В своих дальнейших исследованиях ученые сосредоточатся на функционировании придатков бактерий. Белок, который находится на конце придатка-гарпуна, взаимодействует с фрагментом ДНК каким-то абсолютно новым способом, и если ученые найдут метод, разрушающий работу этого механизма, то бактерии потеряют возможность быстро эволюционировать и приобретать новые свойства.