Микробы везде – на каждой поверхности, каждом объекте, каждых растениях и животных. Да, включая на и в Вас. Правда, некоторые из них вызывают болезнь.Ждите – просто еще не достигают дезинфицирующего средства для рук.
Многие из них – co-жители в наших телах, предоставляя выгодные услуги в обмен на некоторые наши ресурсы. Это – отношения, названные мутуализмом, в котором мы обеспечиваем удобный дом, и они возвращают пользу бесчисленными, интересными способами. Наука только начинает царапать поверхность того, что микробы в наших телах делают для нас.До сих пор у ученых только было темное понимание того, как эти отношения возникают.
Теперь у Колина Дэйла и его коллег в Университете Юты есть ответ. Это – хорошие новости и плохие новости, germophobes: плохие новости?
Бактерии Mutualistic начинают, вторгаясь в клетки животных точно так же, как злорадные вызывающие болезнь бактерии делают. Хорошие новости? Как только они находятся в, они успокаиваются и играют по правилам.«Когда я сначала вошел в микробиологию, это было все о плохих парнях», говорит Дэйл, преподаватель биологии. «У микробов был плохой рэп.
Для нас важно видеть другую сторону уравнения и понять, как эти дружественные отношения начинаются».Работа долины издана 10 мая в Хозяине Клетки & Микробе и финансировалась Национальными Институтами Здоровья.
Sodalis в дикой природе«Мы знаем много о симбиозе, но мы не знаем, как он начинается», говорит Дэйл. Он и другие исследователи исследуют вопрос того, как насекомые находят mutualistic бактериальных партнеров и начинают успешные отношения. Чтобы сделать это, его лаборатория выполняет сравнительные исследования генетических особенностей и mutualistic симбионта и его «дикого» прародителя. Сравнение важно и поучительно, потому что симбионты, улаженные в их хозяина домой, теряют гены, в которых они больше не нуждаются. «Без сравнения Вы действительно не можете изучить этот процесс, потому что Вы не знаете, что генетические возможности прародителя» Дэйл говорят.
Лаборатории Дэйла посчастливилось опознать такого прародителя. В 1999 он издал первое описание Sodalis, род бактерий, которые, как теперь известно, были приняты независимо как mutualistic партнеры в широком спектре хозяев насекомого. Позже, в 2012, коллега связался с ним о странном биологическом экземпляре, который он получил, взял от инфекции в человеке, который повредил его руку, подрезая мертвую дикую яблоню. Экземпляр оказался разновидностью Sodalis, первый определил что жизни, независимые от хозяина насекомого, в окружающей среде.
Дэйл назвал его Sodalis praecaptivus, обозначив, что это представляло Sodalis «предварительный захват». С обоими симбионтами и прародителем в руке, если можно так выразиться, Дэйл и его коллеги пошли, чтобы работать, чтобы объяснить генетические различия между двумя.Группа мертвых долгоносиков
Генетический анализ – утомительная работа. Коллега долины, постдокторский исследователь Шиничиро Эномото, провел три года, создавая сотни напряжений мутанта S. praecaptivus, испытывая недостаток в генах, которые могли бы быть важными в разрешении бактериям процветать в хозяине насекомого. Мутанты были тогда введены в долгоносиков, чтобы видеть, как каждая генетическая мутация затронула функцию бактерий.
Основная цель состояла в том, чтобы определить гены в прародителе, которые позволяют ей сопротивляться действию иммунной системы насекомого. Одна мутация, тем не менее, показала неожиданное зловещее поведение.
Зараженные долгоносики умерли бы в течение двух недель.«Они стали неподвижными и упали замертво», говорит Дэйл. «Мы никогда не видели что прежде».Мутация затронула регулятивную систему, названную «ощущение кворума», которое позволяет бактериям ощущать размер своего собственного населения у насекомого.
В S. praecaptivus, кворум, ощущающий гены, управляет генами, которые функционируют в ядовитости или способности бактерий настойчиво войти в клетки. Многие вызывающие болезнь бактерии используют факторы ядовитости, чтобы вторгнуться и уничтожить клетки, и они часто используют ощущение кворума, чтобы активировать эти факторы ядовитости, когда их население достигает критического порога, чтобы предпринять разрушительную атаку. S. praecaptivus, с другой стороны, использует ощущение кворума, чтобы гарантировать, что ядовитость только развернута в начале инфекции, чтобы гарантировать успешное учреждение.«У этого есть это специальное генетическое программирование, которое позволяет ему входить в клетки, используя ядовитость и затем закрывать ту ядовитость, чтобы поддержать мягкую или дружественную ассоциацию», говорит Дэйл.
Последующие тесты подтвердили роль ощущения кворума и ядовитости. Восстановление механизмов ощущения кворума привело к здоровым долгоносикам.
Аналогично, мутанты S. praecaptivus, который испытал недостаток в ощущении кворума, но также и испытал недостаток в генах инсектицидных токсинов, были менее вредными к их хозяевам.Аналогия такси
Дэйл предлагает, чтобы mutualistic отношения между насекомыми и бактериями возникли в результате бактерий, используя насекомых в качестве векторов (такси), чтобы поехать между другими хозяевами растений и животных, которых они заражают в окружающей среде. Пассажир садится в такси, потому что он или она хочет поездку к месту назначения.
Такси обеспечивает поездку, но водитель должен взимать плату за проезд, иначе он или она не может конкурировать с другими членами населения и вымрет. Чтобы возместить стоимость поездки, бактерии, как ожидают, предоставят их насекомому «водителя» чем-то выгодным.«Это обеспечивает средства быть mutualistic», говорит Дэйл. «Вы уже нашли что-то, что таксист хочет, т.е. деньги. Тогда легко вообразить, как это переключает на Вас никогда отъезд такси».
Пока водитель может поддержать Вас, поставляя все необходимые питательные вещества, он или она получает специальную выгоду – никогда не имеющий необходимость определить местонахождение другого пассажира.Последний рубеж – все вокруг нас
Дэйл отмечает, что исследование микробиологии долго сосредотачивалось на разновидностях, которые затрагивают людей, животных и экономически важные зерновые культуры. Недавние достижения в бактериальной идентификации и упорядочивании позволили, чтобы все больше окружающей среды, включая нашу кожу, рты и кишки, бросило тайны своего микробного биоразнообразия. Но Дэйл говорит, что есть намного больше, чтобы быть исследованным. «Мы были через одержимость странным и замечательным, пробуя вулканические пружины, подземные замороженные озера и ядерные реакторы, и теперь мы одержимы микробиомом и его ролью в здоровье человека. Однако есть ясно очень, чтобы учиться, особенно в сфере микробной экологии, от изучения микрофлоры на вид приземленных пунктов как ветви дерева», говорит он.
Что касается S. praecaptivus, хотя лаборатория Дэйла провела исчерпывающую генетическую работу, чтобы определить гены ядовитости, вызывающие убийство долгоносика, он говорит, что это не достаточно исчерпывающее. «Есть явно новые гены, которые в настоящее время неизвестны науке, которые способствуют убийству долгоносика, говорит Дэйл. «Это – и укрощение», говорит он, «и возбуждение».