Rzadka bakteria „udaje martwą”, aby przetrwać – odkrycie naukowców z University of Houston

Mikrobiolodzy z University of Houston odkryli, że rzadki mikroorganizm znaleziony w niezwykle sterylnym środowisku potrafi „udawać martwego”, by uniknąć wykrycia.

Bakteria, nazwana Tersicoccus phoenicis (T. phoenicis), została po raz pierwszy znaleziona w pomieszczeniach czystych NASA, przeznaczonych do montażu statków kosmicznych. Odkrycie to, opisane w sierpniowym wydaniu czasopisma Microbiology Spectrum (American Society for Microbiology), może mieć znaczące implikacje dla zasad ochrony planetarnej oraz procedur sterylizacji w laboratoriach i przemyśle kosmicznym – poinformował dr Madhan Tirumalai, główny autor publikacji.

Bakterię po raz pierwszy wykryto ponad dekadę temu w dwóch pomieszczeniach czystych – na Florydzie i w Gujanie Francuskiej. Fakt, że przetrwała w tak rygorystycznie sterylnych warunkach, zaskoczył naukowców. Pomieszczenia te są bowiem regularnie oczyszczane, aby zapobiec jakiejkolwiek kontaminacji mikrobiologicznej, która mogłaby zagrozić misjom kosmicznym lub innym planetom.

Zespół badawczy z University of Houston, w skład którego weszli: profesor William Widger, doktorantka Sahar Ali oraz profesor emeritus George E. Fox, postanowił sprawdzić, jak T. phoenicis potrafi przetrwać w tak ekstremalnym środowisku.

Okazało się, że bakteria potrafi wchodzić w stan uśpienia (dormancji) – charakteryzujący się bardzo niską aktywnością metaboliczną i zahamowaniem wzrostu. To właśnie ten mechanizm może umożliwiać jej przetrwanie oraz utrudniać wykrycie.

„Pomieszczenia czyste są ekstremalnym środowiskiem adaptacji i ewolucji mikroorganizmów” – podkreślił Tirumalai. – „Nasze odkrycia pokazują niezwykłą odporność mikrobów związanych z misjami kosmicznymi i mają ogromne znaczenie dla ochrony planetarnej.”

Droga do odkrycia

1. phoenicis należy do grupy actinobacteria, jednak – w przeciwieństwie do wielu gatunków – nie tworzy przetrwalników. Choć wcześniej niewiele o niej wiedziano, inne bakterie z tej grupy, np. Mycobacterium tuberculosis, znane są z tego, że potrafią wchodzić w stan uśpienia w warunkach niedoboru składników odżywczych.

Zdolność do dormancji jest kluczową strategią przetrwania dla actinobacterii – pozwala im oprzeć się działaniu antybiotyków i „przeczekać” niesprzyjające warunki środowiskowe.

Zespół badawczy wiedział, że spokrewniony gatunek – Micrococcus luteus (M. luteus) – można „obudzić” z uśpienia za pomocą tzw. czynnika pobudzającego resuscytację (resuscitation-promoting factor, Rpf), czyli białka powszechnie występującego u actinobacterii. Ponieważ T. phoenicis i M. luteus dzielą podobne cechy genetyczne, naukowcy postanowili sprawdzić, jak bakteria zareaguje na to białko.

W laboratorium profesora Widgera przeprowadzono odpowiednie testy. Po dodaniu czynnika Rpf komórki T. phoenicis „obudziły się” – co potwierdziło, że bakteria potrafi „udawać martwą”, by przetrwać niedobór składników odżywczych i ekstremalne warunki czystości w pomieszczeniach NASA.

Co dalej?

Badacze zwracają uwagę, że bakterie zdolne do uśpienia mogą kryć się również w innych teoretycznie sterylnych miejscach – takich jak szpitale, laboratoria farmaceutyczne czy zakłady przetwórstwa spożywczego. Zrozumienie mechanizmów ich przetrwania może pozwolić opracować skuteczniejsze metody wykrywania i sterylizacji.

„Myślę, że wiele branż nie zdaje sobie sprawy, że bakterie mogą unikać wykrycia, wchodząc w stan uśpienia” – powiedział Widger. – „Nie wiemy, czy są niebezpieczne, ale z pewnością warto wiedzieć, że istnieją.”

Wyniki badań mogą mieć również znaczenie dla walki z bakteriami chorobotwórczymi, takimi jak prątek gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis). Jeśli uda się opracować sposoby, by zapobiec wchodzeniu bakterii w stan uśpienia, mogą one stać się bardziej podatne na antybiotyki lub procesy sterylizacji.

„Jeśli uda nam się uniemożliwić bakteriom wejście w stan latencji, być może antybiotyki będą w stanie je zniszczyć, zanim uśpienie się rozpocznie” – dodał Widger.

Źródło: Microbiology Spectrum, University of Houston