Otkrivanje tajni tamne materije minijaturnih bakterija: Enigma sveta patescibakterija

Foto: Yaxi Wang, Wai Pang Chan and Scott Braswell/University of Washington

Patescibakterije su čudnovate minijaturne bakterije sa nejasnim mehanizmima za preživljavanje i visokim stepenom prilagodljivosti. Do danas su naučnici uspeli da kultivišu u laboratorijama samo nekoliko tipova ovih bakterija, znaju da su one deo velike i raznolike porodice koja može da se nađe u različitim okruženjima, piše SciTech Daily. Ovaj mali broj bakterija, koje smo u stanju da kultivišemo, za podlogu zahteva isključivo žive ćelije drugih mikroba.

Patescibakterije su očuvale sposobnost razmnožavanja i rasta. Međutim, tokom njihove evolucije su izgubile brojne gene, poput onih za sintezu aminokiselina, masnih kiselina neophodnih za formiranje ćelijskog omotača i drugih za život neophodnih molekula, kao što su nukleotidi koji su sastavni deo DNK. Zbog toga istraživači smatraju da se patesibakterije služe drugim bakterijama kako bi rasle.

Preporučujemo

U radu objavljenom u časopisu Cell istraživači su prvi put dali uvid u neobičan život ovih mikroorganizama. Ovo je omogućeno novim metodama genetske manipulacije ovim mikroorganizmima. To je otvorilo vrata čitavom nizu novih istraživanja.

- Dok metagenomika može da nam kaže koji mikroorganizmi žive na i unutar našeg tela, samo DNK sekvenciranje nam ne daje nikakav uvid u pozitivne ili negativne aktivnosti mikroorganizama, posebno onih koji nikada ranije nisu bili opisani - rekao je Nitin Baliga sa Instituta za sistemsku biologiju u Sijetlu.

On dodaje i da sposobnost da genetski izmenimo patescibakteriju pruža nam mogućnost primene moćnog aparata sistemske analize kako bi smo brzo utvrdili jedinstvene biološke karakteristike obligatnih epibionta, odnosno organizama koji žive zakačeni na druge organizme.

Timovi iz Medicinske škole Vašingtonskog univerziteta i Medicinskog instituta Hauard Hjuz koji vode ove studije su zainteresovani za pratescibakterije iz nekoliko razloga. One su među mnogim slabo opisanim bakterijama čije DNK sekvence se pojavljuju u velikim genetskim analizama genoma koji se nalaze u mikrobnim zajednicama koje obiluju velikim brojem vrsta bakterija. Ovakav genetski materijal mikrobiolozi nazivaju mikrobnom tamnom materijom jer se malo zna o funkcijama koje ona kodira.

Mikrobna tamna materija vrlo verovatno sadrži informacije biohemijskih puteva sa potencijalnom biotehnološkom primenom. Takođe, ona drži ključeve molekularne aktivnosti koja održava mikrobni ekosistem, kao i ključeve ćelijske biologije pojedinačnih mikrobnih vrsta tog ekosistema.

Today we report in @CellCellPress the first genetic tool in Patescibacteria (also known as candidate phyla radiation (CPR)), a diverse and mysterious group of bacteria. https://t.co/mKckVQBNJr (1/2)— Yaxi Wang (@Dr_YaxiWang) September 8, 2023

Grupa patescibakterija koja je istraživana u poslednjim ispitivanjima pripada grupi Saccharibacteria koje žive u raznovrsnim uslovima na kopnu, u vodi, ali su naročito prisutni u ljudskim ustima u kojima se nalaze još od srednjeg kamenog doba i u tesnoj su sperzi sa oralnim zdravljem ljudi. U ljudskim ustima, domaćin za saharibakterije je Actinobacteria. Da bi se bolje razumeli mehanizmi koje saharibakterija koristi za vezivanje za aktinobakterije istraživači koriste genetske manipulacije kako bi se identifikovali geni neophodnih za rast saharibakterija.

Faktori interakcije između domaćina i epibionta koji su otkrivent tokom istraživanja su iskazani u vidu molekula na površini ćelije domaćina na koji se patescibakterije kače, kao i specijalizovane sekretorne sisteme koji omogućavaju protok hranljivih materija iz domaćina u epibionta.

Još jedna primena genetskih manipulacija je formiranje fluorescirajućih proteina saharibakterija. To je istraživačima omogućilo da ubrzano snimaju i reprodukuju rast saharibakterija na ćelijama domaćina.

Stručni saradnik S. Bruk Piterson navodi da je ubrzano snimanje rasta saharibakterija i njhovih domaćina otkrila neverovatnu kompleksnost životnog ciklusa ovih neobičnih mikroorganizama.

Neke saharibakterije služe kao majke ćelije koje se prihvataju za domaćina i neprestano pupe, stvarajući potomstvo, koje se odvaja i traži nove ćelije domaćina. Neke bakterije od potomstva postaju majke ćelije, dok druge imaju neproduktivni odnos sa domaćinom. Naučnici smatraju da će dalje genetske manipulacije otvoriti vrata širem razumevanju onoga što oni nazivaju „bogatom zalihom mikrobne tamne materije“ koju ovi mikroorganizmi sadrže i da će to otkriti biološke mehanizme kakve još uvek ne poznajemo.

(Telegraf Nauka/SciTech Daily)