27 июня 2019, четверг, 04:56
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Бактерии руководят размножением

Слияние клеток и ядер при спаривании Salpingoeca rosetta
Слияние клеток и ядер при спаривании Salpingoeca rosetta
Arielle Woznica et al / bioRxiv, 2017

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли обнаружила, что бактерии выделяют вещества, которые стимулируют спаривание у одноклеточных существ Salpingoeca rosetta.

Salpingoeca rosetta относится к типу хоанофлагеллятов (Choanoflagellata), или воротничковых жгутиконосцев. Обитают они в воде. У хоанофлагеллят действительно имеется «воротничок», точнее что-то вроде венчика из плотно прилегающих друг к другу микровосинок. Внутри этого воротничка находится единственный жгутик. Он постоянно движется, создавая ток воды вверх и наружу. С боков, через микроворсинки, внутрь воротничка поступает новая вода, принося с собой частицы пищи, которые отцеживаются воротничном и поглощаются путем фагоцитоза. Многие хоанофлагелляты способны прикрепляться к субстрату противоположным воротничку концом своей клетки. Среди других есть колониальные формы.

Биологи считают хоанофлагеллятов вероятными предками многоклеточных животных. Такая гипотеза возникает, стоит лишь посмотреть на хоаноциты – клетки губок, ответственные за их питание. Они очень похожи на хоанофлагеллятов: тот же жгутик, тот же воротничок из микроворсинок, тот же механизм фильтрационного питания. Поэтому детали биологии хоанофлагеллятов особенно интересны для исследователей. Но, к сожалению, многое из их жизни остается неизвестным.

Например, долгое время было неясно, свойственно ли воротничковым жгутиконосцам половое размножение или же они размножаются исключительно делением. «Ядра воротничковых жгутиконосцев содержат двойной набор хромосом, но половой процесс у них неизвестен», – сообщал учебник зоологии беспозвоночных 2004 года издания.

В лаборатории одного из крупнейших исследователей хоанофлагеллят Николь Кинг (Nicole King) в 2013 году сумели добиться от пресноводного колониального хоанофлагеллята Salpingoeca rosetta полового размножения. Правда, ради этого жгутиконосцев пришлось морить голодом. В условиях ограничения питательных веществ жгутиконосцы удваивали набор хромосом, а потом проходило анизогамное спаривание – более мелкие клетки сливались с более крупными. Затем проходила рекомбинация хромосом, и клетки расходились, обменявшись генетическим материалом. В половом процессе участвовало не более 2 % жгутиконосцев колонии.

В новой работе исследователи сумели добиться более активного спаривания жгутиконосцев этого же вида при помощи неожиданного средства. В эксперименте, который поставила Ариэлль Возница (Arielle Woznica) в среду со жгутиконосцами была добавлена культура бактерий Vibrio fischeri. К удивлению ученых, жгутиконосцы стали активно спариваться. Наличие полового процесса подтвердилось и при генетическом исследовании – у потомства была обнаружена рекомбинация ДНК.

 

Стадии эксперимента. А – без добавления в среду бактерий жгутиконосцы Salpingoeca rosetta равномерно распределены; B – через 30 минут после появления Vibrio fischeri жгутиконосцы собираются в тесные группы; C – образование пар и слияние клеток жгутиконосцев.

В сотрудничестве с химиками из Гарвардского университета ученые смогли выявить вещество, производящее такой эффект на жгутиконосцев. Им оказался выделяемый бактериями белок, который получил название EroS. Бактериям он нужен для обеспечения пищей. Этот белок забирает у полимеров, входящих в состав оболочки жгутиконосцев, мономеры сахаров. Сами жгутиконосцы воспринимают высокую концентрацию белка EroS как сигнал к половому размножению. Весьма вероятно, что массовое спаривания под влиянием бактериального фермента характерно для воротничковых жгутиконосцев и в природе. Итоги исследования опубликованы на сайте препринтов BioRxiv.org.

«Насколько нам известно, это первое доказательство того, что бактерии регулируют спаривание», – говорит Николь Кинг. Возможно, открытый учеными из Калифорнии эффект поможет обнаружить половое размножение и у других одноклеточных организмов. На данный момент для очень многих из них половой процесс не отмечен в лабораторных условиях. «Возможно, они требуют какого-то сигнала, о котором мы не знаем», – говорит Джозеф Хейтман из Университета Дьюка. – Если это так, многие виды, которые теперь считаются совершенно бесполыми, могут фактически прибегать к половому размножению при правильных условиях. Я думаю, что это будет стимулировать дальнейшую работу».

Николь Кинг при это задумывается над еще одной возможной ролью обнаруженного механизма. Если многоклеточные животные действительно были потомками воротничковых жгутиконосцев, то примечательно, что сперматозоиды животных используют ферменты, схожие с ферментом EroS, для обнаружения яйцеклеток и проникновения вниз. Кинг предполагает, что сигнал спаривания для одноклеточных организмов мог быть использован в новой функции многоклеточными.

Это не первый пример влияния бактерий на Salpingoeca rosetta. В 2012 году Николь Кинг и ее коллеги рассказали в электронном научном журнале eLife, что определенный вид бактерий стимулирует образование колоний у этих жгутиконосцев. Тогда ученые выращивали Salpingoeca rosetta для проекта по секвенированию генома. Чтобы очистить культуру от посторонних бактерий, они использовали антибиотики.

И тут был обнаружен неожиданный эффект. При добавлении одних антибиотиков колонии Salpingoeca rosetta в культуре процветали, при добавлении других – распадались и в культуре преобладали одиночные особи. Ученые предположили, что антибиотики из второй группы уничтожают каких-то бактерий, которые стимулируют образование колоний.

Путем экспериментов они смоли выяснить, что таким свойством обладает бактерия Algoriphagus machipongonensis и другие представители рода Algoriphagus. Им удалось идентифицировать и молекулу – жирную кислоту в сочетании с липидом, получившую название RIF-1, которая находится на поверхности бактерий и служит сигналом для образования колоний. Жгутиконосцы оказались очень чувствительны к RIF-1. Эффект появляется уже при концентрации в одну миллиардную долю.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.