Почему бактерии имеют форму палочек: ответ ученых

Почему бактерии не превращаются в бесформенные «капли», а сохраняют форму палочек? Ответ нашли в малоизученных тейхоевых кислотах — и он может изменить подход к синтезу антибиотиков.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Международная группа исследователей выяснила, почему распространенная почвенная бактерия Bacillus subtilis сохраняет вытянутую палочкообразную форму и не превращается в бесформенный комок. Ключевую роль, как оказалось, играют специфические полимерные молекулы на поверхности клетки — тейхоевые кислоты (от греч. teichos — «стена»). Работа опубликована в журнале Nature Microbiology.

Ученые из Нью-Йоркского университета наблюдали за живыми бактериями под микроскопом с лазерным отслеживанием отдельных молекул и одновременно использовали микрофлюидную систему — миниатюрную «лабораторию на чипе». Это позволило буквально в реальном времени удалять тейхоевые кислоты с поверхности клеток и смотреть, что происходит дальше.

Результат оказался неожиданным: как только тейхоевые кислоты исчезали, белковые комплексы Rod, которые обычно строят прочную цилиндрическую клеточную стенку, почти сразу останавливали активность. В это же время резко активировался фермент PBP1. В норме он лишь исправляет отдельные дефекты стенки, но без контроля начинал хаотично достраивать клетку в разных направлениях. Из-за этого бактерия быстро теряла «палочковидную» форму и становилась похожей на мягкий пузырек.

Не просто защита, а дорожное покрытие для клетки

Чтобы понять механизм, исследователи измерили пористость клеточной стенки с нанометровой точностью. Выяснилось: уже через несколько минут после удаления тейхоевых кислот в оболочке появляются микроскопические отверстия.

Авторы сравнивают это с дорожным покрытием. Тейхоевые кислоты словно «асфальтируют» поверхность клетки. Благодаря этому строительные белки двигаются по ровной траектории и не проваливаются в «выбоины», а фермент PBP1 не реагирует чрезмерно на мелкие повреждения.

Интересно, что у бактерии оказался и резервный режим выживания. Даже без тейхоевых кислот клетка способна продолжать расти — медленнее и уже без строгой формы. Для этого ей требуются ферменты PBP1 и LytE. По мнению исследователей, именно такой упрощенный механизм может напоминать устройство самых ранних форм жизни на Земле, существовавших миллиарды лет назад.

Интересные факты

В марте 2026 года та же исследовательская группа показала, что клеточная стенка Bacillus subtilis ведет себя как «китайская ловушка для пальцев»: меняет жесткость под давлением и автоматически удерживает постоянную толщину клетки.

У бактерии Listeria monocytogenes, известной как возбудитель пищевых инфекций, при дефиците тейхоевых кислот тоже нарушается форма клетки.

В лабораторных исследованиях блокировка синтеза тейхоевых кислот у MRSA — одного из самых устойчивых к антибиотикам стафилококков — уже помогала снова сделать бактерии чувствительными к препаратам.

У ряда бактерий тейхоевые кислоты связываются с липидами мембраны, образуя липотейхоевые кислоты.

Данный механизм есть только у грамположительных микроорганизмов. Бактерии, окрашенные по Граму отрицательно, используют другие методы защиты.

Те же базовые принципы, которые позволяют расти клеткам без тейхоевых кислот, могли лежать в основе размножения ранней бесформенной жизни на Земле.Феликс Барбер первый автор исследования.

Недавно учеными была найдена крошечная РНК, определяющая заразность холерного вибриона. 

БиологияПоделиться