Հայտնաբերվել են կենսաթաղանթներ, որոնք կարող են դուրս նետել մանրէները

Գիտական ֆանտաստիկայում հաճախ հանդիպում են փրկարար պարկուճներով սցենարներ, որոնցում հերոսները հազիվ խուսափում են մահից՝ հեռանալով տիեզերանավից։ Սան Դիեգոյի Կալիֆոռնիական համալսարանի կենսաբանները հայտնաբերել են, որ մանրէների համայնքները նույնպես ունեն արտամղման նման ունակություն։

Մանրէների խմբերը, որոնք հայտնի են որպես կենսաթաղանթներ, ապրում են մեզ շրջապատող մակերևույթների վրա։ Այս միկրոսկոպիկ կուտակումները լայնորեն տարածված են ջրային միջավայրում՝ լճային քարերի հարթ մակերևույթից մինչև ջրատար խողովակների լորձանստվածքները։ Կենսաթաղանթները բնակվում են նաև մեր մարմնի որոշ հատվածներում, այդ թվում՝ մաշկի և ատամների մակերևույթին։

Սան Դիեգոյի Կալիֆոռնիական համալսարանի կենսաբանական գիտությունների ֆակուլտետի պրոֆեսոր Գյուրոլ Սյուելի լաբորատորիայի գիտնականներն առաջին անգամ փաստագրել են կենսաթաղանթի արտամղման երևույթը՝ ուսումնասիրելով հարդի ցուպիկ անունով հայտնի մանրէն (Bacillus subtilis)։ Ավելի վաղ համարվում էր, որ մահվան առաջ կանգնած կենսաթաղանթները պարզապես լուծվում և անհետանում են, հաղորդել է «Научная Россия»-ն։ Ի զարմանս իրենց՝ հետազոտողները պարզել են, որ նման մեխանիզմ ունեցող միակ օրգանիզմները մեդուզաներն են։

«Մենք պարզեցինք, որ իրենց կենսաշրջանի վերջում բակտերիալ կենսաթաղանթները հարկադրաբար համայնքից դուրս են նետում որոշ բջիջներ, — նշել է Սյուելը՝ մեկնաբանելով Nature Microbiology-ում հրապարակված հետազոտության արդյունքները։ — Կենսաթաղանթը զգում է, որ իրեն վտանգ է սպառնում, և բջիջները դուրս է նետում համայնքից՝ ինչպես փրկարար պարկուճ»։

Հետազոտողները կիրառել են բարձր հնարավորություն ունեցող սարքեր, որոնք թույլ են տվել կենսաթաղանթների պատկերներ ստանալ առանձին բջիջների մակարդակով։ Դա թույլ է տվել անցկացնել աննախադեպ ուսումնասիրություններ արտաբջջային մատրիքսի՝ մոլեկուլների այն ցանցի վերաբերյալ, որոնք միավորում և պահպանում են բջիջները։ Մաթեմատիկական մոդելավորումը, որն իրականացվել է Իսպանիայի Պոմպեու Ֆաբրա համալսարանի գործընկերների հետ համատեղ, օգնել է հասկանալ արտամղման գործընթացի ֆիզիկան, որը նախկինում մնում էր անհայտ։

Այնուհետև Սյուելի լաբորատորիայի ասպիրանտները պարզել են, որ բջիջների արտամղման հիմքում մեխանիկական ուժերն են, որոնք ստեղծվում են ինքնակազմակերպվող պոլիմերային ցանցով՝ հիդրոգելներով։ Մասնավորապես, պոլի-γ-գլուտամինաթթվի (γ-PGA) արտադրության ժամանակ ձևավորվում է հիդրոգել, որը կարող է կլանել իր սեփական քաշից հազար անգամ ավելի ջուր։ γ-PGA-ի ուռչելը ստիպում է ներքին բջիջներին ճեղքել արտաքին շերտերը և ազատվել կենսաթաղանթից։

Բջիջների արտամղման ունակությունը թույլ է տալիս սննդանյութերի պակասի կամ այլ սպառնալիքների բախված կենսաթաղանթին ապահովել համայնքի գոյատևումը՝ շարժունակ բջիջների ազատման հաշվին, որոնք կարող են հեռանալ և գաղութացնել նոր վայր։ «Կենսաթաղանթը գիտի, որ իրեն մահ է սպառնում, ուստի դուրս է նետում իր բջիջների մի մասը, որպեսզի դրանք կարողանան գոյատևել և շարունակել պայքարը», — նշել է Սյուելը։

Պարզելով բջիջների արտամղման գործընթացի մանրամասները՝ հետազոտողները հաստատել են իրենց եզրակացությունները՝ գենետիկայի և քիմիական ռեակցիաների օգնությամբ վերահսկելով և կարգավորելով այս գործառույթը։ Թիմը ցույց է տվել, որ կարող է ստիպել կենսաթաղանթին քայքայվել՝ արտադրելով γ-PGA-ի չափազանց մեծ քանակ։

Քանի որ բակտերիալ կենսաթաղանթները բարձր կայունություն ունեն հակաբիոտիկների նկատմամբ և աճող սպառնալիք են ներկայացնում հանրային առողջության համար, կենսաթաղանթների քայքայումն ապագայում կարող է կիրառվել որպես վնասակար բակտերիալ համայնքների ոչնչացման նոր մեթոդ՝ առանց դեղամիջոցների օգտագործման։

«Մենք ցույց տվեցինք, որ կենսաթաղանթները կարելի է քայքայել առանց հակաբիոտիկների կամ թունավոր քիմիական նյութերի կիրառման՝ պարզապես մեծացնելով γ-պոլիգլուտամինաթթվի արտադրությունը», —նշել են հետազոտողները։ Արդյունքները կարող են օգտակար լինել նաև քաղցկեղի տարածման հայեցակարգային ըմբռնման համար, քանի որ ուռուցքներն ընդհանուր գծեր ունեն բակտերիալ կենսաթաղանթների հետ, այդ թվում՝ մետաստազավորման ունակությունը, որի ընթացքում ուռուցքից ազատ են արձակվում քաղցկեղային բջիջներ։