МОСКВА, 27 июн – РИА Новости. Туберкулезная палочка и многие другие бактерии делят себя на две равных половины во время размножения благодаря очень простому и наглядному математическому принципу, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology.
"Нам фактически пришлось провести самый длинный эксперимент с применением атомно-силового микроскопа, который когда-либо проводился в истории биологии. Он показали, что новые технологии не только позволяют нам лучше изучать те вещи, о которых мы уже знали раньше, но и находить нечто новое, что мы никогда не ожидали", — говорит Георг Фантнер (Georg Fantner) из Федерального технологического института Швейцарии в Лозанне.
Большинство микробов и архей, как рассказывают ученые, делится на две половинки, используя два семейства белков Min и Noc, играющих критическую роль в "растаскивании" новых копий хромосом по дочерним клеткам и формировании новой мембраны посредине бывшей материнской клетки.
Повреждение хотя бы одного гена, связанного с корректной работой этих систем, обычно завершается фатально для клетки, так как она или не сможет сформировать новую клеточную стенку, или же в каждую новую бактерию попадет "неправильное" число хромосом, что опять приведет к летальному исходу.
Как рассказывает Фантнер, некоторые бактерии, такие как туберкулезная палочка, не имеют подобных генов, что, однако, не мешает им делиться. То, как это им удается сделать, оставалось загадкой для биологов до рекордно долгих наблюдений за их делением, которые авторы статьи проводили при помощи атомно-силового микроскопа.
Атомно- силовой микроскоп относится к числу наиболее чувствительных измерительных приборов, позволяющих изучать структуру материалов с практически атомной точностью. Сердцем такого микроскопа является сверхтонкая игла из металла и присоединенная к ней упругая пластинка, которая вибрирует при движении щупа по образцу материала. Эти колебания преобразуются в картинку при помощи лазера, отражения луча которого меняется в зависимости от силы вибраций.
Используя подобную иглу, Фантнер и его коллеги следили за отдельными клетками бактерии Mycobacterium smegmatis, близкого родича туберкулезной палочки, секреты деления которой также оставались тайной для ученых.
Эти наблюдения раскрыли удивительную вещь – оказалось, что поверхность клеточной стенки этого микроба не является неподвижной, как у большинства других бактерий, а постоянно колеблется. Иными словами, по ее поверхности бесконечно идут волны, исходящие со стороны "полюсов" клетки в сторону ее "экватора". Длина такой волны составляет всего 1,8 микрометра, благодаря чему они оставались невидимыми для оптических микроскопов.
Точка деления, как рассказывают ученые, находилась в одной из "ямок" между гребнями этой волны в центральной части микроба. Когда клетка делится, эти волны не исчезают, и ее потомки используют эти гребни и "ямы", доставшиеся от материнской клетки, для дальнейшего размножения.
Подобные странные структуры, как оказалось, играли критическую роль в формировании границы между двумя дочерними клетками и в корректном делении материнской клетки на две половины. Блокировка их формирования в этой точке при помощи изониазида и других антитуберкулезных лекарств приводила к тому, что клетка не могла нормально разделить хромосомы и корректно расщепиться на две половины.
Почему бактерия делится именно в этой точке? Ученые пока не знают, как именно это происходит, однако они полагают, что это связано с тем, что определенные белки микробов могут прикрепляться только к выпуклым или вогнутым поверхностям. Соответственно, ферменты, отвечающие за формирование новой мембраны, могут соединяться только с самыми вогнутыми структурами внутри микроба, которые естественным образом будут находиться внутри "ям" подобных волн.
Пока остается непонятным то, что именно порождает волны и что делает длину волны такой, что один из ее гребней и провалов будет находиться ровно в центре клетки. Ученые планируют выяснить это в ходе дальнейших наблюдений за микробами, и раскрытие математики этих "биоволн" поможет нам создать новые антибиотики, не убивающие бактерий, а мешающие им размножаться.
