Почему бактерии так поразительно живучи?

Жизнь бактерий опасна и сложна. Кроме иммунных систем животных, которые неустанно борются с ними, у них есть еще и грозные природные враги — бактериофаги, вирусы, которые каждые два дня убивают половину всех бактерий на земле. Несмотря на такое обилие врагов, бактериям и археям, родственному им классу одноклеточных микроорганизмов, живущим в экстремальных условиях, таких, как, например, кратеры подводных вулканов, ничего не угрожает. Своей устойчивостью перед множеством врагов бактерии обязаны собственной системе защиты.

Особенно живучи археи, по своей суммарной массе (10 в 14-й степени тонн) значительно превосходящие биомассу всех остальных форм жизни. Археи вольготно чувствуют себя везде: в горячих источниках, в кислотной и щелочной среде, в соляных растворах, в местах с очень высоким давлением и при минимальном уровне влаги. Их можно даже найти в горных породах на морском дне на глубине 1600 м.

Биологи из университета Джорджии смогли выяснить, каким образом работает уникальный механизм защиты бактерий.

Система защиты бактерий представляет собой «динамическую пару», состоящую из рибонуклеиновой кислоты (РНК) бактерии, выслеживающей вирусы, и белка, который их убивает.

РНК, выслеживающие и распознающие враждебные вирусы, находятся в геномах бактерий и архей и называются кластерами коротких повторяющихся последовательностей CRISPRs. Их напарниками в микробной войне являются Cas-белки, вырабатываемые Cas-генами. Они-то и образуют эффективную систему защиты CRISPR-Cas.

На данный момент CRISPRs найдены примерно в половине расшифрованных геномов бактерий и почти во всех геномах архей.

«Одного защитника бактерий от вирусов можно сравнить с полицейской собакой, которая выслеживает непрошеного гостя, а другого — с офицером полиции, который его обезвреживает, — поясняет Майкл Тернс, профессор биохимии и молекулярной биологии и руководитель исследования. — Система защиты бактерий действует примерно так же, как иммунная система человека, днем и ночью выслеживает и нейтрализует нарушителей».

Результаты исследования ученых университета Джорджии, опубликованные в журнале Cell, должны помочь бороться с патогенными бактериями и получить новые виды антибиотиков против конкретных болезней. Раскрытие механизма защиты бактерий может также быть полезным при разработке новых методов изучения функций генов в микроорганизмах и получить более стабильные бактериальные структуры, используемые в пищевой и биотехнологической отраслях промышленности для производства таких пищевых скоропортящихся продуктов, как йогурты и сыры.

Схожесть работы иммунных систем человека и бактерий, открытая профессором Тернсом и его коллегами, позволяет надеяться на разработку новых методов борьбы с болезнетворными бактериями. Ученые надеются превратить систему CRISPR-Cas в механизм самоубийства. Для этого нужно заставить пару защитников патогенных бактерий убивать собственные молекулы, т.е. действовать по подобию процесса саморазрушения, которое происходит при аутоиммунных заболеваниях у человека.

Читайте также: Новости Новороссии.