Bakterie jsou jednou z nejúspěšnějších známých skupin organismů. Využívají široké spektrum nástrojů k přežití a rozmnožování. Jsou jimi i "molekulární injekce" zvané sekreční systém typu VI (T6SSs). Původce cholery, gramnegativní Vibrio cholerae, vstřikuje do svých bakteriálních soupeřů toxiny, díky čemuž jednak ztratí konkurenta, který jim zabíral prostor a vyžíral živiny, ale zároveň vstřebává části jeho genů. Může jít například o geny pro antibiotickou rezistenci nebo schopnost živit se jinou potravou.

K překvapení vědců ze spolupracujících laboratoří na Princeton University a The Howard Hughes Medical Institute nepoužívá Vibrio cholerae sekreční systém pouze k likvidaci konkurence, nýbrž také k posilování společného „sociálního chování“ uvnitř kolonií. Pro úspěch celé populace bakteriální kolonie je nutné, aby některé individuální buňky spolupracovaly. Individuální bakterie jsou schopny pomocí T6SSs enzymaticky degradovat okolní substrát, čímž ho přetvoří v poživatelnou potravu pro sebe a své příbuzné. K tomu je nutné, aby buňky dostaly signály, že mají v okolí dostatek vlastních druhů. Proces, kterému říkáme vnímání kvóra (quorum sensing, QS).

Strategie však mohou zneužívat podvodní jedinci, ve kterých se objevila mutace narušující schopnost vnímat přítomnost ostatních bakterií. Kvůli této ignoranci neinvestují energii do produkce enzymů pro degradaci substrátu, pouze využívají potravu, kterou pro ně vytvořili příbuzní, kteří mají QS neporušené a enzymy pro degradaci substrátu tvoří. Pokud by tito podvodníci v populaci převládli, celý systém by se zhroutil. Z tohoto důvodu některé bakterie, například Burkholderia thailandensis (gramnegativní bacil vyskytující se v půdě) pomocí T6SSs aktivně likvidují buňky, které na QS nereagují.

Vibrio cholerae svůj sekreční systém používá překvapivě s o něco děsivějším záměrem. Svou injekci plnou toxinů nepoužívá tak často k likvidaci konkurence, avšak častěji ji obrací vůči svým vlastním příbuzným. Je to podivné. Dávalo by přece smysl, aby buňky, které produkují toxiny byly zároveň proti takovým toxinům imunní. V tomto případě tomu tak není. Faktorem, který ovlivňuje, zda tyto buňky přežijí kontakt s toxiny je přítomnost potravy. Bakterie tedy do svého okolí vypouští toxiny, a v případě, že kolem sebe nemají dost potravy, zabijí své příbuzné, které následně pozřou.

U druhu Vibrio cholerae jsou paradoxně nejlépe chráněni před kanibaly výše zmínění podvodníci. Mutace vedoucí ke ztrátě funkce QS vede zároveň k produkci tlusté polysacharidové vrstvy, která svého nositele chrání před fatálními účinky toxinů. Takoví mutanti byli nalezeni i mimo laboratoř, což indikuje, že některá prostředí zvýhodňují bakterie s mutací a jde o evolučně stabilní strategii.

Kanibalismus vede ke tvorbě QS mutantů, což zvyšuje genetickou různorodost kolonie. Samotný její vznik je klíčový pro schopnost bakterií přežít v rozdílném prostředí, včetně různého množství a typu potravy. Jedinec nemusí být nezbytně zvýhodněn, ale pro celou populaci, nebo lépe řečeno metapopulaci, to znamená vyšší šanci přežít neustále se měnící prostředí.

Zdroj:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867422011254 (i.f. 66,85)
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0092867422012594 (i.f. 66,85)

Foto: CDC, Unsplash

Více z biologie na CZECHSIGHT:

Stromy vyprávějí příběh o extrémních geomagnetických bouřích, které zasáhly Zemi
Extrémní solární radiační bouře může znamenat pohromu pro dnešní svět, neboť by ochromila veškerou naši telekomunikační síť. O okolnostech jejího vzniku však nevíme nic. Australští vědci nyní zanalyzovali složení dřeva stromů až 10 000 let nazpět a přinesli nová znepokojivá data.
Hmyzí roj dokáže generovat tolik statické elektřiny jako bouřkový mrak
Je známo, že hmyz je schopen vnímat elektrická pole a využívat je ke svému užitku. Nový výzkum mimo to ukázal, že roje létavého hmyzu přispívají k atmosférické elektřině a mají podobný vliv jako počasí. Velké roje dokonce mohou produkovat tolik náboje jako bouřkový mrak.