Международная группа ученых обнаружила ранее неизвестную трубчатую структуру внутри _Profftella_ – симбиотической бактерии, ассоциированной с основным вредителем цитрусовых культур по всему миру. Это открытие, ставшее возможным благодаря передовым методам микроскопии, может повлиять на будущие подходы к борьбе с вредителями, а также на исследования эволюции сложных биологических особенностей.
Совместная работа исследователей из Пусанского национального университета, Национального института физиологических наук, Университета Кобе и Технологического университета Тойохаши привела к сообщению об обнаружении этой необычной трубкообразной структуры внутри _Candidatus Profftella armatura_. Эта бактерия обитает внутри азиатской цитрусовой листоблошки (_Diaphorina citri_). Результаты их работы опубликованы в журнале Npj Imaging.
Азиатская цитрусовая листоблошка представляет серьезную сельскохозяйственную угрозу, ответственную за значительные потери урожая цитрусовых по всему миру, что в конечном итоге влияет как на урожайность, так и на рыночные цены. Насекомое является носителем _Profftella_ – симбиотической бактерии, которая передается от родителей потомству и играет ключевую роль в выживании насекомого. Известно также, что _Profftella_ производит токсичные соединения, которые помогают листоблошке защищаться от хищников.
Используя трехмерную электронную микроскопию, исследователи заметили, что клетки _Profftella_ чрезвычайно удлинены, достигая длины более 100 микрометров. Внутри этих вытянутых клеток команда идентифицировала несколько длинных трубчатых структур, каждая из которых простирается на десятки микрометров. Трубки имеют диаметр около 230 нм и состоят из 5–6 правозакрученных спиральных волокон, переплетающихся между собой. Они постоянно занимают значительную часть каждой клетки _Profftella_. Доцент Чихонг Сонг из Пусанского национального университета, первый автор исследования, отметил: «Обычно бактериям не свойственны столь сложные органоиды. Кроме того, я был удивлен, обнаружив, что эта трубка настолько стабильна и прочна, что сохраняет свою форму при наблюдении в высоковакуумном электронном микроскопе без химической фиксации или заливки».
Последующие исследования с использованием дополнительных методов, включая оптическую микроскопию, показали, что внутри этих трубок содержится множество рибосом – структур, отвечающих за производство белка. Доцент Ацуши Накабачи из Технологического университета Тойохаши, автор-корреспондент работы, объяснил: «Исходя из этого, трубки могут участвовать в синтезе белка. Учитывая их прочность, они также могли бы обеспечивать физическую поддержку удлиненных клеток _Profftella_ и, возможно, даже выступать в качестве каркаса для транспортировки материалов – своего рода цитоскелета в эукариотических клетках».
Исследователи подчеркивают, что эта трубчатая структура представляет собой исключительно редкий пример органоида внутри бактерий. Ее обнаружение бросает вызов давним предположениям о том, что бактерии по своей природе просты и лишены такой внутренней сложности. Находка предлагает новые ключи к пониманию того, как могли эволюционировать клеточные особенности, и может способствовать разработке целенаправленных стратегий борьбы с азиатской цитрусовой листоблошкой, что является серьезной проблемой для мирового сельского хозяйства.
Это исследование получило финансирование от Японского общества содействия науке KAKENHI (гранты № 21687020, 26292174, 20H02998 и 25K02023 для А.Н.), Программы совместных исследований с использованием высоковольтной электронной микроскопии (2015-502, 2016-502) Национального института физиологических наук для А.Н., а также грант Национального исследовательского фонда Кореи (NRF) № RS-2024-00440289 для С.С.
