Бактерії виявилися метаболічними індивідуалістами

Мікроби, що мають практично ідентичний геном і живуть в однакових умовах, можуть використовувати різні метаболічні шляхи. Хоча такий індивідуалізм обходиться їм недешево, він допомагає виживанню популяції в цілому - до такого висновку прийшли автори роботи, опублікованої журналом .Практично всі живі організми існують в умовах постійних змін, в тому числі - кількості і складу доступних поживних речовин. Такі ресурсні флуктуації змушують клітини раз у раз коригувати свій метаболізм, адаптуючись для виживання в нових умовах. Однак альтернативою цій постійній «перебудові» може бути фенотипічна гетерогенність популяції, при якій частина її представників використовує метаболічні шляхи, що підходять не для поточних, а для можливих майбутніх умов. Нове підтвердження цьому отримали мікробіологи Швейцарської вищої технічної школи Цюріха, які працюють у команді професора Мартіна Екерманна (Martin Ackermann). Автори досліджували умовно-патогенні ентеробактерії, що широко зустрічаються і в навколишньому середовищі, і в людському організмі. Ці мікроби мають здатність до азотфіксації - відновлення молекулярного азоту атмосфери до сполук амонію, що підходять для побудови білків та інших біологічних макромолекул. Однак цей процес вимагає високих енергетичних витрат, і вважається, що клебсієла повинна вдаватися до нього лише в умовах азотного «голодування», за відсутності більш просто засвоюваних форм азоту. Вчені вирощували бактерії в середовищі з різним вмістом солей амонію, стежачи за метаболізмом окремих клітин за допомогою мас-спектрометрії вторинних іонів. Показано, що навіть помірний дефіцит амонію змушує деякі клітини в популяції переходити до енерговитратних процесів азотфіксації. У разі, якщо ситуація загостриться і обернеться справжньою нестачею амонію, ці клітини зберігають досить високі темпи зростання, так що популяція в цілому продовжує збільшуватися. За словами авторів, такий результат свідчить про те, що фенотипічна гетерогенність дозволяє прокаріотам ефективно вирішувати відразу два важливі завдання: існування в умовах обмеженої доступності певних ресурсів і непередбачуваних змін цих умов.