Новые исследования из Еврейского университета в Иерусалиме показывают, что отдельные бактериальные клетки могут сохранять «память» о своей прошлой среде и передавать её следующим поколениям, прежде чем забыть.
Используя новую методику под названием Microcolony-seq, учёные обнаружили скрытые подгруппы внутри инфекций, каждая из которых имеет разные стратегии выживания. Это открытие может объяснить, почему антибиотики и вакцины иногда оказываются неэффективными, и может указать путь к более точному лечению.
Открытие
Исследование, [опубликованное](https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00915-8) в журнале Cell под руководством доктора Раи Файгенбаум-Ромм под руководством профессора Натали К. Балабан и в сотрудничестве с профессорами Иланом Розеншайном и Маскитом Бар-Меиром, представляет метод Microcolony-seq, который фиксирует микробную память на самых ранних стадиях роста колонии.
В течение десятилетий биологи знали, что бактерии, хотя и генетически идентичны, часто ведут себя по-разному. Одни растут быстро, другие — медленно; одни устойчивы к антибиотикам, другие поддаются им. Но до сих пор было неясно, какие из этих различий были мимолётными случайностями, а какие представляли собой подлинные наследуемые состояния.
«Мы обнаружили, что даже одна бактерия хранит долговременную память о том, где она была», — говорит доктор Файгенбаум-Ромм. «Когда она делится, её потомки сохраняют эту память — иногда в течение 20 поколений и более».
Метод Microcolony-seq
Метод Microcolony-seq работает путём выделения крошечных колоний, которые вырастают из отдельных бактерий, анализа их РНК, геномов и физических характеристик. Этот подход позволяет избежать шума, даже при использовании новейших методов секвенирования одноклеточной РНК, и показывает, являются ли различия между клетками генетическими мутациями или эпигенетически унаследованными фенотипами.
Используя этот метод, команда обнаружила удивительную стабильность. Было показано, что такие патогены, как Escherichia coli и Staphylococcus aureus, расщепляются на стабильные подгруппы — даже в рамках одной инфекции. Некоторые линии активировали программы вирулентности, которые помогают им прикрепляться к клеткам хозяина, в то время как другие включали гены, которые способствовали подвижности или выживанию в суровых условиях.
Интересно, что исследование показало, что у микробной памяти есть пределы. Когда бактерии достигают «стационарной фазы» — момента, когда питательные вещества истощаются, — память стирается, эффективно перезагружая популяцию.
Значение для здоровья человека
Это открытие имеет срочные последствия для здоровья человека. В инфекциях мочевыводящих путей и кровотока Microcolony-seq выявил сосуществующие бактериальные подгруппы с различными профилями устойчивости к антибиотикам или вирулентности. Обычный клинический тест, который анализирует только одну колонию, может легко не заметить этих скрытых игроков, что приведёт к неэффективному лечению.
Профессор Балабан объясняет: «Инфекция — это редко однородная популяция бактерий. Это больше похоже на коалицию разных игроков, каждый из которых имеет свои сильные стороны. Чтобы разработать действительно работающие методы лечения, нам нужно понять всех из них и нацелиться на них».
Это может помочь объяснить, почему так много экспериментальных лекарств и вакцин против инфекций S. aureus потерпели неудачу в клинических испытаниях: они были нацелены только на одну часть бактериальной популяции, оставляя других нетронутыми.
Помимо непосредственной медицинской значимости, Microcolony-seq открывает новые возможности для изучения микробной жизни. Он предоставляет систематический способ изучения того, как бактерии диверсифицируются, страхуют свои ставки и адаптируются в реальном времени. Будущие приложения могут распространиться на грибковых патогенов, микробиом кишечника и даже промышленную ферментацию.
Как отмечает доктор Файгенбаум-Ромм: «Мы лечили бактерии так, будто они все одинаковые, но на самом деле даже одна клетка хранит историю своего прошлого. Microcolony-seq позволяет нам наконец прочитать эту историю».
Предоставлено Еврейским университетом в Иерусалиме.
Другие новости по теме
- Исследование впервые предоставляет прямые доказательства связи между ловкостью рук и эволюцией мозга.
- Кандидатная вакцина против африканской чумы свиней показывает эффективность против некоторых штаммов вируса, но широкая защита остаётся сложной задачей
- Митохондриальный стресс регулирует фосфорилирование LIN-40 для координации ремоделирования хроматина и долголетия
- Чему могут научить нас луговые собачки в управлении лесными пожарами?
- Безопасная и масштабируемая вибрационная методика для улучшения тканей, выращенных в лаборатории
- Чтобы вырастить идеальный початок кукурузы, нужно, чтобы погода была хорошей. Но изменение климата всё усложняет
- Механика клеточной стенки растений подсказывает, как создавать устойчивые архитектурные формы
- Фламинго раскрывают секрет старения
- Модель искусственного интеллекта декодирует эмоциональные состояния животных по их звукам
- Исследование опровергает преимущества экзотических пород деревьев в лесном хозяйстве.
Другие новости на сайте
- Как добиться идеальной пены в пиве с точки зрения физики
- На сцену выходит Bitcoin Swift (BTC3) наряду с BTC, ETH, SOL и BNB — новая звезда предпродаж
- Объём производных инструментов биткоина достигает 135,76 миллиарда долларов.
- Три болезненных урока управления в чрезвычайных ситуациях, которые особенно важны спустя 20 лет после урагана «Катрина»
- Некоторые жертвы насилия в семье кончают жизнь самоубийством. Нам необходимо лучше понять, как связаны самоубийства и насилие в семье.
- NASA запустила модель искусственного интеллекта для гелиофизики
- Основатель Cardano анонсировал значительное увеличение финансирования ADA на $23 миллиона в рамках нового партнёрства
- Bitpanda отказалась от листинга в Великобритании из-за проблем с ликвидностью?
- Основные выводы учёных о работе администрации Трампа по вопросам изменения климата и общественного здравоохранения
- Эфир, вероятно, достигнет окончательного минимума в ближайшие 12 часов, а затем резко поднимется до 5100 долларов — исполнительный директор Fundstrat.