Бактериите се възпроизвеждат чрез бинарно делене. Това означава, че когато се възпроизвеждат, клетката удвоява размера си, репликира своята ДНК и се разделя на две еднакви клетки. Но не всички бактерии се размножават по един и същи начин.
Изследване, публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences („PNAS“), откри изключителен механизъм на клетъчно делене в Corynebacterium matruchotii, една от най-често срещаните бактерии, живеещи в зъбната плака.
Човешката уста е процъфтяваща екосистема от повече от 500 различни вида бактерии, живеещи в структурирани, диференцирани общности, наречени биофилми. Почти всички тези бактерии растат чрез делене на две, като една родителска клетка поражда две дъщерни клетки, но тази нишковидна бактерия не просто се дели, тя се дели на множество клетки наведнъж, рядък процес, наречен множествено делене.
Екипът от изследователи от Морската биологична лаборатория (MBL) и ADA Forsyth наблюдават, че клетките на C. matruchotii се разделят на до 14 различни клетки наведнъж, в зависимост от дължината на оригиналната родителска клетка. Тези клетки също растат само на единия полюс на родителската нишка, нещо, наречено „удължаване на върха“. Филаментите на C. matruchotii действат като скеле в зъбната плака, която е биофилм. Зъбната плака е само една микробна общнос,т в огромна популация от микроорганизми, които живеят и съжителстват в здравото човешко тяло. И това откритие хвърля светлина върху това как тези бактерии се размножават, конкурират се за ресурси с други бактерии и поддържат своята структурна цялост, в сложната среда на зъбната плака. „Рифовете имат корали, горите имат дървета, а зъбната плака в устата ни има Corynebacterium. Клетките на Corynebacterium в зъбната плака са като голямо гъсто дърво в гората; „Те създават пространствена структура, която осигурява местообитание за много други видове бактерии около тях“, каза съавторът на изследването Джесика Марк Уелч, старши учен в ADA Forsyth и помощник учен в MBL, в свое изявление.
„Тези биофилми са като микроскопични дъждовни гори. Бактериите, които живеят в тях, си взаимодействат, докато растат и се делят. Смятаме, че необичайният клетъчен цикъл на C. matruchotii позволява на този вид да образува тези много плътни мрежи в сърцевината на биофилма“, добавя Скот Чимилески, изследовател в MBL и водещ автор на статията.
Това изследване се основава на документ от 2016 г., който използва техника за изображения, разработена в MBL, наречена CLASI-FISH (комбинаторно маркиране и флуоресцентна хибридизация със спектрално изображение), за да визуализира пространствената организация на зъбната плака, събрана от здрави донори. Това по-ранно проучване изобразява бактериални консорциуми в зъбната плака, които се наричат „таралежи“ поради външния им вид.
Едно от ключовите открития на тази статия е, че нишковидните клетки на C. matruchotii действат като основа на структурата на таралежите. Настоящото проучване се задълбочи в биологията на C. matruchotii, използвайки микроскопия за изследване как растат нишковидните клетки. Вместо просто да заснемат моментна снимка на тази микробна тропическа гора, учените успяха да визуализират динамиката на бактериалния растеж на миниатюрната екосистема в реално време. И те разгледаха как тези бактерии взаимодействат помежду си, използват пространството и в случая на C. matruchotii, невероятния начин, по който растат.
„За да разберем как различните видове бактерии в биофилма на плаката работят заедно, трябва да разберем основната биология на тези бактерии, които не живеят никъде другаде, освен в човешката уста“, обяснява Марк Уелч. Зъболекарите препоръчват миене на зъбите (и следователно премахване на зъбната плака) два пъти на ден. Този биофилм обаче се връща, независимо колко си мием зъбите. Екстраполирайки резултатите от експериментите, учените установиха, че колониите от C. matruchotii могат да нарастват с до половин милиметър на ден.
Други видове Corynebacterium се намират в други части на човешкия микробиом, като например върху кожата и вътре в носната кухина. Въпреки това видовете Corynebacterium от кожата и носа са по-къси, пръчковидни клетки, които не се удължават чрез удължаване на върха или се делят чрез многократно делене. „Нещо в това много гъсто и конкурентно местообитание на зъбната плака може да е довело до еволюцията на тази форма на растеж“, според Чимилески.
C. matruchotii няма флагели, органелите, които позволяват на бактериите да се движат. Тъй като тези бактерии не могат да плуват, изследователите вярват, че тяхното уникално клетъчно удължаване и делене може да бъде начин за изследване на тяхната среда, подобно на мицелните мрежи, наблюдавани при гъбичките и живеещите в почвата бактерии Streptomyces. „Ако тези клетки имат способността да се движат преференциално, към хранителни вещества или други видове, за да образуват полезни взаимодействия, това може да ни помогне да разберем как се случва пространствената организация на биофилмите на плаката“, казва Химилески.
„Кой би предположил, че устата ни ще бъде дом на микроб, чиято репродуктивна стратегия е практически уникална в бактериалния свят“, каза съавторът Гари Бориси, старши изследовател в ADA Forsyth и бивш директор на Морската биологична лаборатория. „Следващото предизвикателство е да разберем значението на тази стратегия за здравето на нашите уста и тела“, добави той.
Източник :La Razon
