Bakterie i sinice: jednostka słabością, sieć to potęga

Postrzeganie bakterii oraz sinic (samożywnych mikroorganizmów nazywanych również cyjanobakteriami) jako organizmów jednokomórkowych jest poprawne, ale też bardzo uproszczone – dowodzą liczne badania prowadzone na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat. Ze względu na swoje niewielkie rozmiary mikroorganizmy często nie mogą sobie pozwolić na posiadanie złożonych maszynerii biochemicznych i obszernych genomów kodujących wiele związków czy struktur, dlatego kluczem do przetrwania jest w ich przypadku łączenie sił z innymi komórkami. Działa na zasadzie: ja ci przekażę gen oporności na antybiotyk, a ty mi – plazmid kodujący toksynę; ja się z tobą podzielę aminokwasem, a ty ze mną przydatnym enzymem.

Czasami te transakcje odbywają się na tłumnych „targowiskach”, tworzonych przez biofilm, czyli przez złożoną, zróżnicowaną grupę mikrobów przytwierdzonych do siebie za pomocą czynników adhezyjnych. Innym razem ugrupowania bakterii tworzą tzw. konsorcja, czyli mikroskopijne „społeczności” żyjące w ścisłej symbiozie. Bywa jednak i tak, że poszczególne komórki są od siebie zbyt oddalone i/lub żyją w takich warunkach, w których trudno jest stworzyć stabilną strukturę. Tak jest np. w wodach oceanicznych.

Tam, gdzie okoliczności środowiskowe lub cechy samej bakterii nie sprzyjają tworzeniu adhezyjnych powłok, mikroorganizmy mogą wytwarzać struktury stanowiące przedłużenie ich jednokomórkowych ciał, takie jak fimbrie czy pilusy. Tego typu mostki cytoplazmatyczne pośredniczą w wymianie chemicznych komunikatów i „towarów”. Zdarza się, że te wytwory są bardzo długie i zaskakująco ściśle zespolone z wnętrzem komórki bakteryjnej (bez żadnych filtrów łączą wnętrzności dwóch odrębnych, zdawałoby się, organizmów).

Po raz pierwszy zaobserwowano i opisano tego typu długie i głęboko penetrujące mostki cytoplazmatyczne w 2011 r. Nazwano je bakteryjnymi nanorurkami (bacterial nanotubes). Od początku wzbudzały niemało kontrowersji. Część badaczy uważała, że są artefaktem powstałym w czasie obserwacji mikroskopowych, a nie elementem bakteryjnej fizjologii. Inni sądzili, że powszechność występowania tych struktur jest pomijalna, lub że nie służą wymianie, lecz pełnią jedynie funkcję podporową. Wreszcie, w 2020 r. na łamach „Nature Communications” ukazała się praca, w której wykazano, że nanorurki mogą być przejawem agonalnego stanu bakterii, czyli są wytwarzane tuż przed ich śmiercią. Jako takie nie mogłyby być traktowane jako coś normalnego, typowego dla codziennej fizjologii.

Równolegle przybywało jednak doniesień, które dokumentowały obecność nanorurek w coraz to kolejnych gatunkach i grupach mikroorganizmów. I to nie umierających, lecz znajdujących się w swoim optimum bytowym. Niedawne odkrycie przeważyło szalę na korzyść stronnictwa prorurkowego. Hiszpańscy uczeni z University of Cordoba potwierdzili, że nanorurki są powszechnie wykorzystywane przez żyjące w oceanach sinice. Mogą one łączyć i przedstawicieli tego samego gatunku, i odmiennych.

Skrupulatne analizy wykonane z zastosowaniem różnych metod obrazowania potwierdziły, że cyjanobakterie z rodzaju Prochlorococcus oraz Synechococcus nie tylko łączą się ze sobą za pomocą nanorurek, lecz także wymieniają składnikami zawieszonymi w cytozolu. W warunkach laboratoryjnych dowiedziono, że mogą sobie przekazywać substancje barwnikowe wszczepione przez badaczy.

Teraz prace uczonych skupiają się na ustaleniu, w jakim dokładnie celu i w jakich okolicznościach sinice wytwarzają nanorurki, a także – co najczęściej za ich pośrednictwem przesyłają.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.