Багато мікроорганізмів важко вивчити, оскільки їх неможливо культивувати в лабораторії. Такі Patescibacteria – дуже дрібні бактерії, відомі тільки по шматочках геномів і живуть на поверхні інших бактерій і за їх рахунок. Автори нової статті змогли розібратися з тим, як влаштовані геноми незвичайних мікробів і як вони пристосувалися до життя мікроскопічних паразитів.
Бактерії та інші мікроби населяють Землю майже стільки ж, скільки вона існує, — з самого зародження життя майже чотири мільярди років тому. При цьому вони досі відіграють величезну роль у функціонуванні екосистем і глобальному круговороті елементів.
Водночас більшість бактерій дуже складно вивчати, оскільки в умовах лабораторії вони не виживають. Це пов’язано зі специфічними вимогами до умов проживання, а також з потребою жити поруч з якимись іншими мікробами.
Серед таких некультивованих бактерій яскравим прикладом є дуже дрібні бактерії Patescibacteria, які можуть виживати лише паразитуючи на поверхні більших бактерій.
Ці бактерії вивчати особливо складно, проте автори нової статті в журналі Cell застосували для цього деякі дотепні прийоми. Для початку вони виділили пару штамів патесцибактерій, отриманих з проб зубного нальоту і слини здорових добровольців. Там вони, зрозуміло, жили не самі по собі, а на поверхні актинобактерій.
Мікробіологам вдалося виділити ДНК бактерій-паразитів із суміші з генетичним матеріалом господаря. Вони також описали набір генів одного зі штамів, серед яких 295 виявилися життєво важливими для мікроба. Цей набір сильно відрізняється від стандартного — і не дивно, адже патесцибактерії втратили здатність синтезувати багато важливих сполуки через життя «на всьому готовому». В цілому геноми Patescibacteria, як і їх клітини, виявилися дуже мініатюрними і спрощеними — все це характерно для організмів, які обрали шлях спрощення і спеціалізації, тобто паразитизм.
Зате незвичайні бактерії придбали унікальні гени і здібності, що допомагають їм успішно виживати на поверхні інших мікробів. Так, у них виникли особливі придатки на поверхні і специфічні білки, які дозволяють паразитам утримуватися на клітинах-господарях. Патесцибактерії також можуть перейти в рухомий стан і відправитися на пошуки нових господарів, після чого осісти на них і знову розпочати поділ.
Patescibacteria придбали унікальну систему секреції, а ще здатність захоплювати ДНК, які пропливають повз них і використовувати її, щоб стати більш адаптованими. Виходить, вони здатні зробити себе трансгенними самі, без допомоги людей і біотехнології.
Саме цю систему захоплення ДНК вчені використовували, щоб “згодувати” патесцибактеріям ген, що кодує мітку, — флуоресцентний білок. Це дозволило візуалізувати структуру незвичайних бактерій і детально описати їх життєвий цикл.