В погибших бактериальных клетках есть фермент, который расщепляет их содержимое, чтобы окружающим бактериям было удобнее их есть.

На днях мы рассказывали о том, как раковые клетки помогают друг другу питаться, расщепляя вокруг себя пептиды на отдельные аминокислоты – эти аминокислоты дальше может проглотить кто угодно. Сотрудники Даремского университета пишут в Nature Communications, что нечто подобное происходит у бактерий – только бактерии расщепляют не какие-то посторонние пептиды, а собственные белки.

(Иллюстрация: CDC / Unsplash.com) 

Бактериям, как и всем живым организмам, нужны аминокислоты. Синтезировать их возможно не всегда, а если и возможно, то бывает, что слишком затратно – в общем, проще их взять извне. Но поглощать целые крупные белки из окружающей среды бактерия не может, их нужно как-то расщепить на короткие пептиды или вообще на аминокислоты. Тут могла бы помочь какая-нибудь протеаза, то есть фермент, расщепляющий белки. Исследователи обратили внимание на одну такую протеазу под названием Lon, которая есть у разных видов бактерий. Особенность этой протеазы была в том, что она выходила из погибших клеток, расщепляя их собственное содержимое.

Бактерий выращивали в разных условиях, следя за тем, как меняется их рост и откуда они берут аминокислоты. По всему выходило, что Lon-протеаза действительно облегчает жизнь оставшимся живым клеткам. Если протеазу от них убирали, если её ген отключали, бактерии росли хуже; и наоборот, их самочувствие улучшалось, если Lon-протеазу вносили извне. Но чтобы протеаза начала действовать на общее благо, бактерия должна погибнуть. Тогда её собственные белки станут доступны для всех, и, что более важно, эти белки для других бактерий сервирует Lon-протеаза (хотя, возможно, вместо «сервирует» тут лучше сказать «переварит»).

Пока клетка жива, Lon-протеаза выполняет в ней определённые функции, но исследователи пришли к выводу, что прижизненные расходы на протеазу не окупаются прижизненной пользой от неё. То есть смысл этого фермента именно в его посмертной активности, в том, чтобы накормить окружающих, и для самой клетки, которая его синтезировала, он как бы и не нужен. Если мы считаем, что в естественном отборе сохраняются только те особенности, которые повышают шансы на размножение, в котором он находится, то непонятно, как вообще может существовать такой фермент.

 Но что значит шансы на размножение? Это значит – передача твоих генов в следующее поколение. Но твои гены есть не только у тебя, частично они есть у твоих родственников. Тогда в дело вступает разновидность естественного отбора, которую называют родственным отбором: в популяции сохраняются особенности поведения, физиологии и т. д., помогающие размножаться и выживать не только тебе самому, но и твоим родственникам более-менее близкой степени родства. Возможно даже, что такие особенности тебе самому ничего не дают, но зато братьям-сёстрам-кузенам и т. д. от них одна польза. (О родственном отборе мы говорили в связи с альтруизмом у животных – точнее, в связи с тем что в наших глазах выглядит как альтруизм.) Бактерии – по крайней мере, некоторые – способны распознавать, кто к ним генетически ближе, а кто дальше, и Lon-протеаза вполне может сохраняться в эволюции благодаря естественному отбору. Но сами исследователи говорят лишь о том, что такое объяснение в случае с Lon-протеазой кажется пока наиболее правдоподобным. Действительно ли бактерии переваривают себя для родственников, покажут дальнейшие исследования.