Голые бактерии делятся за счёт увеличения мембраны

Большинство бактерий имеют клеточную стенку — слоистую структуру, состоящую из сложномодифицированных углеводов и окружающую клетку поверх плазматической мембраны. Собственно говоря, в норме у всех бактерий такая стенка есть, и считается, что она была уже у общего предка всех бактерий.

Однако случается, что бактерии утрачивают клеточную стенку, превращаясь в так называемые L-формы. Превращение в L-форму часто происходит под действием неблагоприятных факторов: например, так поступают патогенные бактерии, когда их обрабатывают антибиотиком. Антибиотики часто направлены как раз на разрушение клеточных стенок, и бактерия предпочитает первой избавиться от стенки так, как ей это удобно, и приобрести устойчивость к лекарству.

В связи с этим, однако, возникает вопрос: как такие L-формы делятся? Обычно у бактерий работает сложная молекулярная машина, которая организует «разрезание» клетки пополам и строит в месте деления клеточную стенку. Но L-формы часто принимают самые причудливые очертания, у них образуются выпуклости и поднутрения, и дочерние клетки образуются как будто простым отпочковыванием от материнской. Есть ли механизм, который контролирует размножение L-форм, и в чём он состоит, учёные долгое время не знали, хотя мутации, превращающие нормальные бактерии в L-формы, известны давно.

И вот исследователям из Ньюкаслского университета (Великобритания) под руководством Джеффа Эррингтона удалось выяснить, что нужно L-бактерии для деления. Оказалось, деление L-форм наступает из-за сильного перепроизводства жирных кислот, входящих в состав цитоплазматической мембраны. А перепроизводство происходит из-за генетической особенности ферментов, заведующих синтезом жирных кислот. Чем активнее работает фермент, тем больше получается жирных кислот — а значит, тем шире становится мембрана. И в какой-то момент объём клетки перестаёт успевать за увеличением её поверхности. И тогда бактерия делится. То есть всякая L-форма для успешного размножения попросту должна уметь производить огромные количества жирных кислот для расширения своей мембраны.

Исследователи проверили свои выводы в опытах, в которых у L-форм искусственно увеличивалась площадь мембраны. В результате у бактерий появлялись выпуклости и выпячивания, что в итоге заканчивалось делением, точнее, отпочковыванием дочерней клетки от материнской.

Результаты этих экспериментов опубликованы в журнале Cell. По словам авторов, примерно такая же простая биофизическая закономерность могла управлять делением самых первых клеток на Земле, у которых никаких сложных молекулярных машин для деления ещё и в помине не было.

Подготовлено по материалам Ньюкаслского университета.