Стареют ли бактериальные клетки?
 Фотография колонии бактерий E. coli. |
|
||||||||
Исследование, проведённое биологами из Калифорнийского университета (Сан-Диего), подвергает сомнению мнение о том, что бактерии не стареют. Результаты проведённых исследований говорят о том, что способность стареть позволяет бактериям улучшать умение приспосабливаться к условиям окружающей среды на уровне популяций. Умение приспосабливаться к условиям окружающей среды в данном случае улучшается благодаря неравномерному распределению потенциала к самовоспроизведению между «молодыми» и «старыми» дочерними клетками.
«Старение организмов часто вызвано накоплением повреждений негенетического характера. Например, к таким повреждениям можно отнести окисление белковых молекул, происходящее с течением времени» - говорит профессор Лин Чао (Lin Chao, руководитель проведённых исследований, сотрудник Калифорнийского университета). «Следовательно, какой из двух вариантов развития событий в случае одноклеточных организмов, у которых появились нерепарируемые повреждения, более выгоден? Разделить возникшие повреждения в равных количествах между дочерними клетками? Или передать все повреждения одной дочерней клетке и не передавать никаких повреждений другой дочерней клетке?» - продолжает профессор Чао.
Биологи из Калифорнийского университета пришли к выводу, в рамках которого бактериальные клетки передают большее количество повреждений одной дочерней клетке [старой] и меньшее количество повреждений другой дочерней клетке [молодой]. Данный вывод был сделан на основании результатов компьютерного анализа, проведённого Лином Чао и его коллегами Камиллой Рэнг (Camilla Rang) и Энни Пенг (Annie Peng) в рамках двух исследований. Результаты тех исследований были опубликованы в 2005 и 2010 годах. В рамках этих результатов специалисты пытались дать ответ на вопрос о том, стареют бактерии или нет. Однако тогда попытки биологов установить истину оказались безуспешными. Проблема заключалась в яркой противоречивости результатов 2005 и 2010 годов: в рамках данных, анонсированных в 2005 году, учёные говорили о том, что бактерии подвержены старению, а данные за 2010 год доказывали обратное.
«Мы проанализировали данные обеих научных работ с помощью собственных компьютерных моделей и обнаружили, что в действительности они демонстрировали одно и то же. В популяции бактериальных клеток старение и омоложение происходит одновременно. Поэтому в зависимости от выбранной методики, направленной на установление этих событий, вы можете войти в заблуждение, ошибочно посчитав, что бактериальные клетки не стареют» - говорит профессор Чао.
В ходе проведения отдельного исследования биологи из Калифорнийского университета Сан-Диего зафиксировали деление популяции клеток E. coli. Учёные подтвердили тот факт, что кишечные палочки при каждом делении давали дочерние клетки, длина которых была различной. На основе данного замечания можно предположить, что одна дочерняя клетка получала от материнской практически все клеточные повреждения, при этом в другую дочернюю клетку такие повреждения попадали в очень незначительной степени либо не попадали вовсе.
«Мы использовали компьютерное моделирование и обнаружили, что одна дочерняя клетка получает большее количество повреждений. Другая получает меньшее количество повреждений и всегда находится в выигрышном с эволюционной точки зрения положении» - говорит профессор Чао. «Это напоминает стратегию оптимизации роста прибыли при управлении портфелем ценных бумаг. Если вы вложите 1 млн. долларов под 8%, то получите ли вы больше денег, чем при инвестировании 500 тыс. долларов под 6% и 500 тыс. долларов под 10%?
В течение одного года управления по той и по другой схеме получится одинаковый результат. Но через 2 года по второй схеме работы на счету соберётся большая сумма денег по причине работы сложного процента при ставке в 10%. В случае бактерий данная схема работает таким же образом. Одна дочерняя клетка начинает жизнь «с нуля» [схема управления, приносящая больший процент прибыли], а другая дочерняя клетка забирает основное количество повреждений» - говорит Лин Чао.
Результаты, полученные в ходе проведения исследований, обращают внимание на необходимость более глубокого изучения процесса деления клеток E. coli. На основе полученных результатов можно предположить, что бактериальные клетки делятся ассиметрично. И эта способность к некой внутренней асимметрии при делении обусловлена эволюционно.
«Внутри бактериальной клетки должна присутствовать система активного транспорта, которая переносит негенетические повреждения в одну из дочерних клеток. Мы считаем, что эволюция привела к становлению ассиметричного деления бактериальных клеток. Если бы деление было симметричным, то та картина старения, о которой мы говорим, не наблюдалась бы. Именно выявляемая асимметричность деления заставляет одну дочернюю клетку стареть в силу накопления повреждений, а другую делает «молодой», оставляя её практически без наличия повреждений» - говорит профессор Чао.
Также по теме:
- Митохондрии могут оказывать влияние на процесс старения
- Устойчивость к действию антибиотиков появилась не менее 30 тысяч лет назад
Источники: