Микроб редко приходит один. Как микроорганизмы влияют на нашу жизнь

Жесткий секс микробов

Все вышесказанное ставит вопрос о сексуальном поведении самих микроорганизмов. В микробиологии они считаются асексуальными существами, которые поддерживают численность вида, не прибегая к половому акту: когда пищи достаточно, клетка делится пополам каждые 20 минут на две свои копии с идентичным генетическим материалом. Просто так, без болезненных родов и малейших усилий.

Благодаря способу размножения и его огромному темпу микробы способны быстрее других видов заселить облюбованную местность. Однако это высокоскоростное размножение содержит опасный подвох: оно довольно инцестуозно и нацелено лишь на быстрый рост. Таким образом возникает однообразная колония из бесчисленных двойников, так называемых клонов. Подобное сообщество сталкивается с эволюционной проблемой. Потому что выживание вида во многом зависит от его генетического разнообразия.

Именно по этой причине микроба не приходится просить дважды, когда на обочине дороги валяется его мертвый собрат. Он не колеблясь употребит его бренные останки, обогатив за счет него свой генетический материал. Этот образ действий называется в молекулярной биологии трансформацией.

Однако у микроорганизмов есть и более прямой способ передать свои гены, который больше всего напоминает секс. Широко распространенное в специальной литературе понятие «конъюгация» указывает, что здесь не идет речь о подвернувшейся приятной возможности.

Основным инструментом клеточного полового акта является пиль. Латинское слово «pilus» означает волос и указывает на то, что этот нитевидный придаток во много раз превышает длину тела своего хозяина. Слово «pilum» переводится как копье или метательный снаряд, оно тоже подошло бы, так как при этом акте все происходит достаточно грубо. Сексуальный партнер захватывается абордажным крюком и протыкается копьеобразным фаллосом.

Рис. 3. Такие микроорганизмы, как бактерии, тоже могут заниматься сексом, то есть обмениваться генетическим материалом. Один из примеров — конъюгация. Одна бактерия ловит другую половым пилем, они сближаются, образуют конъюгационный мостик и обмениваются ДНК. Так, например, от одной бактерии к другой передается резистентность к антибиотикам.

Плазмиды — это небольшие кольцевые молекулы ДНК, которые несут информацию о такой резистентности. Они копируются с помощью ферментов и затем переносятся в клетку реципиента, которая за счет этого становится новым донором

Доминантная бактерия использует рецепторы в конце пиля, чтобы найти полового партнера. Делается это для передачи копии крошечных кольцевых молекул ДНК, имеющихся у одноклеточных. На этой плазмиде плодородия, или F-плазмиде, хранятся частички генетического материала, которые донор навязывает клетке-реципиенту.

Откуда микроб-агрессор знает, что он нашел пригодную для конъюгации бактерию? Микробиология пока не знает ответа на этот вопрос. Известно лишь, что жертвы насильственного спаривания сами становятся охотниками, желающими инфицировать других бактерий своим генетическим материалом. Раз за разом в результате таких сексуальных нападений безвредные бактерии превращаются в яростных фурий, опасных для человека. С новым генетическим материалом они могут передавать резистентность к антибиотикам, что представляет большую опасность.

Мы все знаем, как происходят подобные изменения. Из комбинации старого и нового генетического материала могут внезапно возникнуть опасные возбудители болезней. Например, в мае — июле 2011 года по северу Германии прокатилась инфекционная волна энтерогеморрагической бактерии Escherichia coli (бактерии ЕНЕС). Тогда почти 3000 человек страдали от кровавого поноса, 53 человека умерло. Источником возбудителя были названы ростки пажитника из Египта. Растения, которое с тех пор незаслуженно избегают.

Ответственность за катастрофу, предположительно, лежит на вирусе. Он перенес, возможно где-то в Египте, генетическую информацию о мощном яде от одного известного штамма ЕНЕС на другой штамм, Escherichia coli (кишечную палочку), который хорошо «приклеивается» к человеческому кишечнику. Так возник микроб-монстр, ядовитый и агрессивный. Ужасает то, что теперь может возникнуть его разрушительный гибрид-клон. За те секунды, что вы читаете эти строки, где-то в мире бактерии могут заняться сексом и породить следующую бестию.

И здесь значительную роль играет биопленка, о которой мы говорили в предыдущей главе. В наполненной паром тесноте среды обитания микробов микроорганизмы гораздо чаще и быстрее находят подходящую пару, которой могут передать свои гены.