Игорь Лалаянц
Микробиологи пытаются детально разобраться в сложных взаимоотношениях между бактериями и вирусами в микробиоме человека. Изображение сгенерировано нейросетью Kandinsky 3.0
Естественным подходом кажется разделение живого на изучаемое ботаниками и зоологами, то есть на высшие и низшие растения и животные. Говорят также о вирусах, которые вроде бы и не живые (вещество с признаками жизни), микробах и археях, грибах (растут как растения, но могут и «охотиться» на клетки кишечной палочки).
Выдающийся натуралист Жан-Батист Ламарк, которого, как Одиссея, можно назвать полиматом («всезнающим»), описал не только флору Франции, но также создал фундаментальные труды «Философия зоологии» и «Натуральная история беспозвоночных». Неудивительно, что он интересовался растением «венерина мухоловка». Оно раскрывает свои красные листочки, поверхность которых испускает аромат неодолимой привлекательности для насекомых. Но муха, которая садится на пурпурную поверхность листа, неизменно задевает чувствительные волоски, что становится сигналом к быстрому схлопыванию ловушки. После переваривания содержимого листья венериной мухоловки опять раскрываются, сбрасывая со своей поверхности безжизненную хитиновую оболочку.
Хитин назван так в память о рубашке-хитоне древних греков и представляет собой полисахарид (наподобие крахмала и клетчатки-целлюлозы). Он характерен для анатомии членистоногих. К ним относятся насекомые и грибы. У муравьедов для переработки хитина есть фермент хитиназа, что позволяет этим обитателям саванн от Мексики до Аргентины «сидеть» на муравьино-термитной диете.
Ламарк был младшим современником великого систематика Карла Линнея, разделившего мир на царство, типы и классы. А кроме того, и Майкла Фарадея, который познакомил мир с электричеством. Естественно, что своеобразное поведение насекомоядной мухоловки (D. muscipula) объяснялось как проявление электрического феномена. Недаром статья, опубликованная в «Трудах лондонского Королевского общества», называлась «Электрический феномен, который сопровождает раздражение листьев Dionaea muscipula».
В общем, естествоиспытатели уже полтора века назад были близки к истине. Только сейчас речь на самом деле идет о токе не электронов, а ионов, то есть ионном токе. Сегодня известно, что ионный ток осуществляется через особые белковые каналы в клеточных мембранах-оболочках. Также через эти поры (аквапорины) происходит обмен воды и выведение токсических веществ из клеток, в том числе раковых и микробных.
Как выяснили в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса, микробиом (вся совокупность микробов организма) будущей матери определяет нормальное развитие плаценты – интерфейса матери и развивающегося плода. У мышей, выращенных в стерильных условиях, развитие плаценты нарушается вследствие сбоя функции эндотелиальных клеток, выстилающих монослоем сосуды изнутри.
В пекинском Институте зоологии показали, что одной из причин старения мотонейронов спинного мозга, вследствие чего нарушается подвижность, является микроглия, то есть мелкие клетки белого вещества мозга. Оказалось, что они секретируют упоминавшуюся выше хитиназу. Правда, исследование проводилось на макаках (нечеловекообразных приматах). Защищает нейроны от старения всем известная аскорбиновая кислота, являющаяся геропротектором, противодействующим действию фермента.
Еще один вроде бы очевидный «водораздел» – вирусология бактериофагов, то есть вирусное «заражение» бактерий. Однако в мельбурнском Университете Монаш выяснили, что клетки млекопитающих охотно поглощают фаги Т4, которые инфицируют клетки кишечной палочки, входящей в состав кишечного микробиома.
Кстати, метод генетического редактирования был открыт как ферментный механизм бактериальной защиты именно от бактериофагов. Сегодня генетическое редактирование активно используется в научных исследованиях. Одним из примеров стало открытие с его помощью двух механосенсорных каналов, названных «флай-кэтчерами», то есть ловцами мух (FlyCatcher 1 и 2). Об этом сообщили сотрудники Исследовательского института в городе Ла-Джолла, описав мутации, приводящие к замедлению реакции листьев мухоловки. Изменения генов методом редактирования приводило к нарушению участка механосенсорных каналов. За открытие двух механосенсорных каналов была присуждена Нобелевская премия 2021 года.
Один из этих каналов реагирует на повышение температуры и порождает ощущение «холодка», как при действии ментола. Еще один канал, как было показано сотрудниками Научного института Лестершира, кодируется у человека двумя генами и способствует рождению ощущения сочного мяса.
Интерес ученых к каналам объясним, потому что мутации их генов выявлены при разных заболеваниях и расстройствах. Но изучать их трудно и дорого. Поэтому каналы венериной мухоловки могут стать еще одним удобным модельным объектом, которых в распоряжении биологов не так уж и много.
