Бактерии в биопленках пользуются чужим трудом

Бактериальные биоплёнки, устойчивые к антибиотикам и иммунным атакам, образованы клетками, привлечёнными запасами полисахарида, который был синтезирован другими бактериями.

Бактерии любят образовывать колонии, в которых бактериальные клетки погружены в особый матрикс из белков, внеклеточной ДНК и полисахаридов. В такой колонии-биоплёнке бактерии защищены от антибиотиков, иммунных атак и физического воздействия, ибо межклеточный матрикс в биоплёнке очень прочен и разрушить его нелегко.

Но формирование такой колонии должно с чего-то начинаться. Можно предположить, что бактерии-основатели обладают какими-то особыми «биоплёночными» свойствами. Однако, как показали эксперименты учёных из Северо-Западного университета (США), бактериальные «отцы-основатели» никаких особенных черт не имеют.

Образование же плёнок происходит следующим образом: бактерия, двигаясь по поверхности, оставляет за собой след из особого полисахарида, называемого Psl. Этот след считывается другими бактериальными клетками. Они тоже оставляют за собой след, но их перемещение подчиняется первому следу, который они «учуяли».

То есть вслед за «первопроходцем» к полисахаридному следу устремляются всё новые и новые бактерии. Однако плёнка формируется не теми, кто пришёл первыми, а появившимися сильно позже — тогда, когда полисахарида в этой конкретной области уже довольно много и на его основе можно строить биоплёнку. Разумеется, запоздавшие тоже отдают свой полисахарид, но их вклад гораздо меньше тех, кто побывал тут раньше.

Джерард Вонг, руководивший исследованиями, сравнивает это с известным принципом 80/20 — например, когда на 80% населения приходится 20% общего дохода, и наоборот. В применении к бактериям это означает, что 20% бактерий пользуются 80% всего полисахарида, который наработали побывавшие тут клетки. Если продолжить антропоморфические ассоциации, то клетки в биоплёнке — это бизнес-элита, воспользовавшаяся плодами трудов простых рабочих. И элита эта получает все преимущества биоплёнки в смысле защиты от внешних воздействий, антибиотиков и т. п. Чтобы попасть в биоплёнку, от бактерии требуется лишь оказаться в нужное время в нужном месте.

Склонность к образованию биоплёнок есть у самых разных бактерий, в том числе патогенных. Г-н Вонг и его команда, скажем, изучали формирование биоплёнки на примере разных штаммов Pseudomonas aeruginosa (синегнойной палочки). Обычно с биоплёнками борются, пытаясь разрушить их физически, однако, как полагают авторы работы, более эффективным способом был бы подрыв «экономики» такой колонии, когда бактерии не могли бы находить и использовать результаты чужого труда.