Исследователи из Еврейского университета Иерусалима обнаружили, что одиночные бактериальные клетки способны сохранять память об условиях среды, что позволяет им адаптироваться.
Исследование, опубликованное в журнале Cell представляет новый метод, который позволяет изучать микробную память на самых ранних стадиях роста колонии.
Десятилетиями биологи знали, что бактерии, несмотря на генетическую идентичность, часто ведут себя по-разному. Некоторые растут быстро, другие – медленно; одни сопротивляются антибиотикам, другие – погибают. До сих пор оставалось неясным, какие из этих различий являются случайными, а какие представляют собой наследуемые состояния.
Исследование показало, что одиночная бактерия несет долговременную память о прошлых условиях. При делении ее потомки сохраняют эту память иногда в течение 20 поколений и более.
Используя новый подход, команда обнаружила, что патогены, такие как кишечная палочка и золотистый стафилококк, разделяются на устойчивые подгруппы с разной эпигенетической памятью даже внутри одной инфекции. Некоторые бактериальные линии активировали программы вирулентности,
помогающие им прикрепляться к клеткам хозяина, в то время как другие включали гены, способствующие подвижности или выживанию в жестких условиях.
Микробная память имеет пределы. Когда бактерии достигают стационарной фазы – момента истощения питательных веществ – память стирается, перезагружая популяцию.
Открытие имеет немедленные последствия для охраны здоровья человека. При инфекциях мочевыводящих путей и кровотока метод выявил бактериальные подгруппы с различными профилями устойчивости к антибиотикам. Обычный клинический тест пропускает эти варианты, а это приводит к неэффективному лечению.
Новый метод объясняет, почему многие экспериментальные лекарства и вакцины против инфекций золотистого стафилококка провалились при клинических испытаниях: они воздействовали только на одну часть бактериальной популяции, оставляя другие нетронутыми. Инфекция редко представляет собой однородную популяцию бактерий – это скорее коалиция разных игроков, каждый со своими сильными сторонами, но новый подход позволяет выделить их все и подобрать к каждому свой ключ.
