«Это подчеркивает сложность поведения бактерий и их реакции на условия окружающей среды, а также то, сколько нам еще предстоит узнать», — говорит д-р. Чейз Байзель, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в штате Северная Каролина и старший автор статьи с описанием работы. "Это еще один фрагмент головоломки, который может помочь нам понять поведение бактериальных патогенов или популяционную динамику микроорганизмов, которые живут в нашем кишечнике."
Исследователи вырастили непатогенный штамм E. coli в жидкой культуре, причем каждая культура богата различным типом сахара. Бактерии производят различные белковые насосы и ферменты, которые предназначены для поглощения и расщепления определенных типов сахара, но только при наличии соответствующего сахара.
Чтобы изучить, как отдельные бактерии реагируют на различные сахара, исследовательская группа генетически модифицировала бактерии, чтобы создавать флуоресцентные белки всякий раз, когда они производят насосы или ферменты.
Эти флуоресцентные белки действовали как визуальные подсказки, которые исследователи могли использовать, чтобы увидеть, как отдельные бактерии реагируют на присутствие определенного сахара.
Исследователи протестировали E. coli на восемь разных сахаров.
На четыре из этих сахаров все бактерии ответили одинаково, увеличивая потребление в ответ на более высокие концентрации молекул сахара в культуре.
Но бактерии по-разному реагировали на другие четыре молекулы, демонстрируя широкий спектр поведения.
"Такое поведение было повсюду", — говорит Бейзель.
«Хотя мы впервые наблюдаем такое отклоняющееся поведение бактерий в отношении сахаров, это согласуется с поведением« хеджирования ставок », о котором сообщалось в отношении бактерий в других контекстах», — добавляет он. "Хеджирование ставок означает, что по крайней мере часть бактерий выживет в новых условиях."
Исследователи также провели математическое моделирование, которое показало, что разнообразное поведение бактерий можно связать с производством насосов и ферментов в присутствии сахара.
Один вопрос, который поднимает это исследование, заключается в том, проявляется ли такое поведение хеджирования ставок у бактерий, используемых для преобразования сахара в биотопливо. Если это так, это будет означать, что определенный процент бактерий не превращает сахар, а это значит, что система не работает с максимальной эффективностью.
«Но эта работа поднимает и множество других вопросов», — говорит Байзель. Почему это происходит в присутствии одних сахаров, а других нет?
При каких обстоятельствах такое поведение хеджирования ставок на самом деле помогает бактериям?? Что происходит при наличии нескольких сахаров? И что это значит для бактерий в реальных условиях? Например, как такое поведение повлияет на попадание пробиотиков — или патогенов — в кишечник человека??
«Это все вопросы, на которые мы хотели бы ответить», — говорит Бейзель.