Te bakterie są jak zombie. Dla nich śmierć nie oznacza końca
Naukowcy z Uniwersytetu w Aarhus odkryli, że po śmierci komórek bakteryjnych wciąż produkowane jest DNA, a proces ten można sterować.
Danijscy badacze z Uniwersytetu w Aarhus odkryli, że produkcja DNA może trwać również po rozpadzie komórek bakteryjnych. Zespół zdołał nie tylko zaobserwować ten proces, ale także przejąć nad nim kontrolę.
Odkrycie opisano w czasopiśmie „Angewandte Chemie”. Zdaniem naukowców może ono w przyszłości pomóc w opracowywaniu nowych materiałów biologicznych.
Za produkcję odpowiedzialna jest „maszyneria molekularna” bakterii, która pozostaje aktywna także po zniszczeniu komórki. W istotnym stopniu uczestniczą w tym procesie wirusy, które z jednej strony zabijają bakterie, a z drugiej dostarczają elementów potrzebnych do działania tej maszynerii.
W ramach eksperymentu naukowcy pozbawili składników odżywczych dwa gatunki bakterii: Shewanella oneidensis oraz Bacillus subtilis. Doprowadziło to do aktywacji części uśpionych wirusów, które zaczęły się namnażać i ostatecznie spowodowały rozerwanie komórek bakteryjnych.
Mimo to wyspecjalizowane enzymy przetrwały rozpad komórek i nadal produkowały DNA w biofilmie. Badacze chcieli sprawdzić, czy obserwowane DNA rzeczywiście zostało wytworzone na nowo, a nie stanowi jedynie pozostałości po zniszczonych komórkach.
W tym celu do kultur bakterii wprowadzili niewielki, sztucznie przygotowany pierścień DNA. Enzymy uwolnione z bakterii wykorzystały go jako wzorzec i rozpoczęły jego kopiowanie. Powstałe w ten sposób DNA miało charakterystyczną strukturę, którą można było łatwo wykryć przy użyciu barwników fluorescencyjnych.
W pewnym sensie po śmierci bakterii życie toczy się dalej
Obserwacje pod mikroskopem pokazały, że DNA łączyło się z innymi substancjami. W przypadku jednego gatunku bakterii powstawały struktury przypominające kwiaty, natomiast u drugiego przybierały one postać długich nici. Kiedy naukowcy wykorzystali szczep bakterii pozbawiony odpowiednich wirusów, żadna z tych charakterystycznych form DNA nie powstała.
Gabriel Antonio Minero określa bakteriofagi mianem nanoarchitektów. Wirusy te wprawdzie zabijają część bakterii, ale jednocześnie dostarczają elementów maszynerii molekularnej pozwalającej na dalszą rozbudowę biofilmu.
Naukowcy znaleźli również sposób na modyfikowanie tego mechanizmu, co pozwala im określać, jaki rodzaj DNA będzie wytwarzany przez enzymy.
Najważniejsze dla mnie jest to, że możemy przejąć kontrolę nad tym procesem
Badaczom udało się między innymi skłonić „fabryki zombie” do wytwarzania tak zwanych G-kwadrupleksów. To struktury DNA, które zwijają się w określone kształty. Dzięki temu mogą wiązać inne cząsteczki oraz działać podobnie do enzymów, przyspieszając wybrane reakcje chemiczne.
Naukowcy wykazali, że takie DNA może pełnić funkcję katalizatora, a także zmieniać właściwości elektryczne biofilmu. Jednym z potencjalnych obszarów jest biotechnologia środowiskowa, w której naukowcy próbują wykorzystywać bakterie między innymi do oczyszczania ścieków oraz produkcji bioenergii.
Zdaniem Minero w przyszłości możliwe może stać się takie programowanie bakterii, aby produkowały konkretne cząsteczki DNA pomagające rozkładać zanieczyszczenia. Nie odbywałoby się to w fabrykach, lecz bezpośrednio w miejscach, w których takie cząsteczki byłyby potrzebne.
Badacze wykazali już, że są w stanie sterować rodzajem powstającego DNA oraz nadawać mu określone właściwości chemiczne. Nie potwierdzono jednak dotąd, czy rozwiązanie to rzeczywiście będzie skuteczne przy oczyszczaniu zanieczyszczonej wody albo pozwoli usprawnić produkcję bioenergii.
Powiązane
