Исследователи из Университета штата Аризона установили, что бактерии способны распространяться по поверхностям даже при повреждении или отсутствии их основного двигателя – жгутиков. Традиционно считалось, что именно эти тонкие вращающиеся отростки обеспечивают микробам мобильность, необходимую для поиска питательных сред и формирования колоний. Однако результаты двух новых работ указывают на существование альтернативных способов передвижения, основанных на метаболизме и сложных молекулярных механизмах.
Первая группа ученых под руководством Навиша Вадхвы обнаружила явление, получившее название «свошинг» (swashing). В ходе экспериментов с сальмонеллой и кишечной палочкой выяснилось, что микробы могут мигрировать по влажным поверхностям, используя продукты собственного обмена веществ. При ферментации сахаров, таких как глюкоза или мальтоза, бактерии выделяют ацетат и формиат. Эти органические кислоты притягивают воду из окружающей среды, создавая микроскопические потоки, которые пассивно перемещают колонию по принципу дрейфа.
Этот механизм объясняет, почему патогены эффективно заселяют медицинское оборудование, раневые поверхности и технику на пищевых производствах даже в тех случаях, когда их жгутики заблокированы. Примечательно, что добавление поверхностно-активных веществ полностью останавливало этот процесс, хотя и не влияло на активное плавание бактерий. Это открытие позволяет предположить, что контроль над уровнем сахара или кислотности среды может стать самостоятельным методом борьбы с бактериальными инфекциями.
Вторая работа была сосредоточена на изучении флавобактерий, которые изначально лишены жгутиков. Они используют систему секреции девятого типа (T9SS), работающую по принципу молекулярного конвейера. Ученые обнаружили в этой системе белок GldJ, выполняющий функцию переключателя скоростей или редуктора. Удаление небольшого фрагмента этого белка заставляет двигатель менять направление вращения с против часовой стрелки на обратное, что полностью корректирует траекторию движения клетки.
Подобные механизмы имеют прямое значение для здоровья человека. В ротовой полости бактерии с системой T9SS связаны с развитием заболеваний десен и воспалительными процессами, влияющими на сердечно-сосудистую систему. В то же время в кишечнике эти же механизмы могут приносить пользу, защищая антитела от разрушения и поддерживая иммунитет. Понимание работы этих биологических наномашин открывает перспективы для создания новых методов терапии, направленных на регуляцию микробиома и предотвращение образования устойчивых бактериальных пленок.
