Przykłady oszustw mamy na każdym kroku. Okazuje się, że mataczą nawet bakterie. Naukowcy z Oregon State University otrzymali wyniki, które pokazują, że wśród bakterii Pseudomonas aeruginosa znajdują się mutanty, które mają wyłączony jeden z systemów międzykomórkowej komunikacji, dzięki czemu korzystają ze składników odżywczych uzyskanych wspólnymi siłami całej populacji, same jednak nie ponoszą kosztów energetycznych. Ten “oszukańczy” mechanizm powoduje, że “leniwe” bakterie mogą rosnąć szybciej i wygrywać konkurencję z “uczciwymi”. Wyniki badań opublikowane zostały w czasopiśmie “PNAS“.

Badania dotyczyły mechanizmu wyczuwania liczebności (QS - ang. quorum sensing), który jest formą chemicznej komunikacji między bakteriami. Wytwarzają one dyfundujące cząsteczki sygnałowe, które informują je o osiągnięciu przez populację masy krytycznej, pozwalającej na wspólne rozpoczęcie zadania takiego, jak wydzielenie enzymów niezbędnych do zdobycia pożywienia. Bakterie, ze względu na swoje wymiary, często muszą współpracować, a to wymaga komunikacji. Komunikacja i współpraca są bardzo energochłonne, więc opłaca się pozwolić pracować innym, a samemu tylko czerpać zyski. Bakterie osiągają to dzięki mutacji w genie czynnika transkrypcyjnego, który łączy się z cząsteczką sygnałową. U dzikich komórek kompleks czynnik transkrypcyjny-cząsteczka sygnałowa włącza transkrypcję kilkuset genów, w tym wielu związanych z wirulencją. Gdy grupa “oszustów” stanie się zbyt liczna i populacja zaczyna głodować, w DNA części “leniuchów” zaczynają zachodzić mutacje kompensacyjne zamieniające ich we współpracowników.

P. aeruginosa jest oportunistycznym patogenem, który u ludzi może powodować uporczywe infekcje, zapalenie płuc, jest także częstą przyczyną śmierci pacjentów z mukowiscydozą. Atakuje pacjentów w szpitalach, chorych na AIDS, użytkowników cewników. Właśnie u takich ludzi często znajdowane są “oszukujące” mutanty, co jest zjawiskiem paradoksalnym, gdyż komunikacja międzykomórkowa jest niezbędna w rozwoju infekcji.

Naukowcy sugerują następujące rozwiązanie tego paradoksu: tak naprawdę pojawienie się “oszukującej” subpopulacji jest korzystne, gdyż wykorzystanie mechanizmu wyczuwania liczebności jest obciążeniem, a potrzebne jest ono w trudnych warunkach. Oszukiwanie pozwala na szybszy rozwój części populacji. Takie tłumaczenie wskazuje też nowy kierunek terapii antybiotykowej - oddziaływania na bakteryjne mechanizmy komunikacji, trzeba jednak uwzględnić możliwość zajścia mutacji kompensacyjnych.

W swojej pracy naukowcy przedstawili ważne zagadnienia ewolucji mechanizmu wyczuwania liczebności, dlaczego jest on tak ważny dla przeżycia grupy w określonych warunkach i w jaki sposób mogą się rozwijać bakterie pozbawione tej możliwości.

Bakterie są bardzo użytecznym modelem do badania procesów ewolucji ze względu na szybki wzrost. W przeciwieństwie do organizmów wyższych, ich ewolucja może być obserwowana na bieżąco w laboratorium.

Marta Warsińska

źródło: Biocompare.com

———————————
Oryginalna publikacja: Kelsi M. Sandoz et al., “Social cheating in Pseudomonas aeruginosa quorum sensing”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Published online before print September 26, 2007, doi:10.1073/pnas.0705653104