Как бактерии пробуждаются от мёртвого сна
Появившиеся вокруг питательные вещества меняют электрохимические настройки внутри бактериальной споры, возвращая её к жизни.
В неблагоприятных условиях многие бактерии превращаются в споры, или, точнее, в эндоспоры. Это не способ размножения, это способ дождаться лучших времён: из одной бактерии получается одна спора, покрытая сложной оболочкой, способная существовать в таком виде столетиями и даже тысячелетиями. Эндоспоры выдерживают сильную заморозку и сильную жару, они устойчивы к радиации и сухости, их не беспокоят химические вещества-детергенты. Бактерию в виде споры можно было бы назвать мёртвой, но мёртвые обратно к жизни не возвращаются, а бактериальные споры — вполне. Как они это делают, до сих пор не вполне ясно, хотя сотрудникам Калифорнийского университета в Сан-Диего удалось выяснить здесь некоторые важные подробности.
Исследователи экспериментировали с бактериями сенной палочки, или Bacillus subtilis. При недостатке питательных веществ она, как и другие бактерии, становится спорой; соответственно, вернуть её к активной жизни можно, дав почувствовать спорам питательные вещества. Но споры B. subtilis не просто заливали едой — её им давали, если можно так сказать, порционно: питательные вещества появлялись у спор на короткое время, потом исчезали, потом снова появлялись, потом снова исчезали и т. д.
В статье в Science говорится, что в ответ на появляющиеся и исчезающие питательные вещества в спорах начинали перемещаться ионы натрия: они стремились перебраться из сердцевины споры к её периферии. Ионы натрия заряжены положительно, следовательно, по мере того, как они двигались, спора внутри становилась всё более отрицательной. В какой-то момент внутренний отрицательный заряд становился достаточно велик, и бактерия начинала жить.
При этом, что важно, питательным веществам не нужно было постоянно находится рядом со спорой. Она просто запоминала, что не так давно они тут были — запоминала, перегруппировывая ионы натрия внутри; можно сказать, что бактерия во сне считает, сколько раз окружающая среда недавно менялась к лучшему. Когда электрохимический потенциал достигал определённого значения, спора понимала, что питательных веществ достаточно для нормальной жизни, пусть даже они то появляются, то исчезают. Перемещения ионов натрия не требуют затраты энергии, то есть они могут блуждать туда-сюда, пока бактерия спит. Хотя тут всё равно нужно выяснять, как именно питательные вещества влияют на электрофизиологию бактериальной споры — какие молекулы тут задействованы, как они работают друг с другом и т. д.
В споры превращаются самые разные бактерии, в том числе и довольно опасные, и пока они остаются в виде спор, с ними ничего сделать нельзя. Возможно, с новыми данными у микробиологов появятся методы, позволяющие целенаправленно будить бактериальные споры, будить ровно настолько, чтобы их можно было убить до того, как они окончательно проснутся и начнут размножаться.
