Микробы стареют, микробы жиреют…
Деление бактериальной клетки приводит к появлению двух дочерних клеток, впоследствии дающим начало четырем клеткам, каждая из которых также делится – и так до бесконечности. В течение долгого времени специалисты придерживались мнения, что результатом этого является вечная молодость популяции бактерий. Другими словами, считалось, что бактерии никогда не стареют или, по крайней мере, делают это не так, как другие организмы.
Однако результаты исследования, проведенного эволюционными биологами из университета Калифорнии, Сан-Диего, работающими под руководством профессора Линя Чао (Lin Chao), ставят эту парадигму под сомнение. Они указывают на то, что в действительно бактерии стареют и что способность стареть позволяет им улучшать результаты эволюционного процесса путем неравноценного распределения поврежденного биологического материала между дочерними клетками.
Старение организма вызывается, среди прочих причин, накоплением не-генетических повреждений, таких как необратимо окисленные белки. Проведенный исследователями компьютерный анализ результатов двух экспериментальных исследований, опубликованных в 2005 и 2010 гг., показал, что в процессе деления материнская бактериальная клетка перемещает практически все поврежденные молекулы в одну из дочерних, что приводит к ее «возрождению» в виде второй дочерней клетки, освобожденной от груза прожитых минут или часов. Интересно, что изначально результаты опубликованного в 2005 г. исследования были признаны доказательствами в пользу существования старения бактерий, тогда как результаты исследования 2010 г., проведенного с помощью более сложного экспериментального оборудования, наоборот, свидетельствовали о вечной молодости бактериальных популяций.
Карикатура по поводу статьи 2005 года
По словам профессора Чао, детальный анализ результатов обеих работ показал, что, в действительности, они демонстрируют одну и ту же закономерность. Процессы старения и омоложения бактериальной популяции протекают одновременно и, в зависимости от используемого метода оценки, результаты их изучения могут привести к ложным выводам.
В рамках отдельного эксперимента группа профессора Чао запечатлела процесс деления популяций кишечной палочки (Escherichia Coli) в течение сотен поколений. Анализ видеоизображения показал, что каждый раз вытянутая бактериальная клетка делится на две дочерние клетки, которые впоследствии растут и удлиняются до приобретения характерной вытянутой формы, но с разной скоростью. Это также является косвенным доказательством того, что рост одной из клеток замедляется доставшимся ей в наследство «клеточным мусором».
Чао объясняет преимущество ассиметричного деления на примере с денежными инвестициями. Допустим, вы можете инвестировать 1 миллион долларов под 8% годовых или поделить его на 2 равные части и инвестировать одну под 6%, а вторую – под 10% годовых. Через год оба метода принесли бы практически одинаковый доход, но уже через 2 года выгодность второго подхода становится очевидной.
Бактерии пользуются сходным приемом, судя по всему, выработавшимся в ходе эволюции. Если бы деление бактерий было симметричным, понятие старения было бы не применимо к ним, однако эволюция избрала более рациональный подход: за счет старения одной из дочерних клеток вторая начинает жизнь практически с нуля.
Статья Camilla U. Rang et al. Temporal Dynamics of Bacterial Aging and Rejuvenation опубликована в предварительной on-line версии журнала Current Biology.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of California, San Diego: Do Bacteria Age? Biologists Discover the Answer Follows Simple Economics.
28.10.2011