Бактерия для бактерии
Автор: Сергей Головин
Редакция: Алиса Скнар
Оформление: Ирина Ивченкова


Всем хорошо известно, что бактерии вызывают заболевания, многим известно, что у бактерий есть враги — бактериофаги, способные их уничтожать, но мало кто знает, что и сами бактерии могут страдать от инфекционных заболеваний. Знакомьтесь: Bdellovibrio bacteriovorus — настоящие паразиты бактерий, живущие внутри них.

В 1963 году немецкий исследователь Г. Штольпом обнаружил проходящие даже через мелкопористые фильтры бактерии, паразитирующие внутри клеток других грамотрицательных бактерий. Под микроскопом он наблюдал картину взаимодействия этих бактерией, схожую с присасыванием пиявки, что и отразилось в их названии: латинское слово «bdello», означающее «пиявка», в сочетании с «vibrio» (вибрион) составило родовое название, а «vorus», по-латински — «пожирающий», в сочетании с «bacterio» составило название вида. Что же представляет собой этот пиявко-вибрион, пожирающий бактерии?

Bdellovibrio — мелкие грамотрицательные подвижные вибриоиды, имеющие монотрихиально расположенный жгутик большой толщины (28 нм по сравнению с типичным жгутиком бактерий, толщиной 15–20 нм). Споры и капсулу не образуют. Не сбраживают углеводы. Обладают протеолитической и оксидазной активностью. Оптимальная температура роста около 30 °С. В паразитической стадии имеют вид изогнутых неподвижных палочек размерами 0,3–0,4 ∗ 0,8–2 мкм. Свободные формы полиморфны, встречаются палочковидные монотрихии, вибриоиды или спиралевидные палочки различных размеров. Строение клетки бделловибрионов близко к строению истинных бактерий, за исключением того, что на переднем безжгутиковом конце у них расположен аппарат для прикрепления к бактериям и проникновения в периплазму.

Паразитируют бделловибрионы в периплазме грамотрицательных бактерий рода Escherichia, Proteus, Vibrio, Pseudomonas, Serratia и др.

Бделловибрион активно и довольно быстро (гораздо быстрее других бактерий) перемещается с помощью жгутика, в секунду проделывая путь в сто раз больший, чем длина его тела. При этом паразит не случайным образом сталкивается с бактерией-хозяином, а активно ищет её. Если поиск увенчался успехом, то бделловибрион атакует бактерию, причем с такой силой, что после столкновения клетка-хозяин перемещается по инерции на немалое расстояние. После столкновения бделловибрион начинает вращаться вокруг своей оси со скоростью до 100 об/мин, механически и с помощью лизирующих ферментов вбуравливаясь в клеточную оболочку бактерии. Прикрепившиеся паразиты очень прочно связаны с клеткой-хозяином, их невозможно отделить даже ультразвуком.

Рисунок 1 | Внедрение Bdellovibrio bacteriovorus в клетку бактерии-хозяина, просвечивающая электронная микроскопия.

Проникнув внутрь клетки-хозяина, бделловибрион теряет жгутик и выделяет другой набор ферментов, который делает мембрану пористой и способствует вытеканию через нее питательных веществ. Поглощая их, бделловибрион растет в длину, до тех пор, пока не израсходуются питательные вещества, извлекаемые из постепенно уменьшающегося протопласта хозяина. Затем происходит множественное поперечное деление, при котором образуются десятки клеток равной величины, которые, сформировав жгутик, прорывают клеточную оболочку и покидают бактерию-хозяина. Весь цикл длится 3–5 часов.


Рисунок 2 | Размножение Bdellovibrio bacteriovorus в клетке бактерии-хозяина, просвечивающая электронная микроскопия.

Во внешней среде бделловибрионы могут переходить в цистоподобную покоящуюся форму, представляющую собой очень мелкие округлые клетки с уплотненной ядерной зоной и толстой оболочкой.

Рисунок 3 | Покоящаяся форма (циста) Bdellovibrio bacteriovorus, просвечивающая электронная микроскопия.

Bdellovibrio широко распространены в природе. В сравнительно небольших количествах они встречаются практически во всех водоёмах и почвах разных географических зон, однако в случае появления большого числа других бактерий, начинают активно размножаться. При этом любопытным является тот факт, что Bdellovibrio поражают не всю, а часть популяции бактерий, никогда не уничтожая хозяев полностью.

Бделловибрионы играют важное значение в процессе самоочищения почвы и воды от бактерий — возбудителей опасных эпидемических заболеваний и поддержания баланса естественной микрофлоры. Использование Bdellovibrio (предварительно накопленного в лабораторных условиях) для обеззараживания воды в водоемах уже нашло применение. Помимо этого, ученые пытаются с помощью методов генной инженерии приспособить бделловибрионы для борьбы с инфекционными заболеваниями, так что, вполне возможно, когда-нибудь они станут новой альтернативой антибиотикам.

Источники:

1) https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Bdellovibrio
2) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3917220/


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.