Американским микробиологам удалось заснять процесс генетической трансформации — поглощения бактерией чужой ДНК для приобретения новых признаков.

Распространение новых признаков среди бактерий возможно не только «вертикально», от родителей к потомству, но и горизонтальным переносом — между клетками в популяции. Происходит это за счет генетической трансформации, поглощения клеткой случайных свободных цепочек ДНК из внешней среды и встраивания их в собственный геном. Так может передаваться и устойчивость к антибиотикам, что делает изучение этого механизма особенно актуальным.

Ученым из Университета Индианы впервые удалось увидеть этот процесс напрямую, с помощью микроскопа и нового метода наблюдений. Об этом Анкур Далия (Ankur Dalia) и его соавторы пишут в статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology.

В каждый момент лишь незначительная часть популяции бактерий способна к «восприятию» чужой ДНК, однако эти так называемые компетентные клетки играют важнейшую роль в выживании. Их оболочки становятся более проницаемыми, а для поглощения ДНК используются пили — специализированные выросты на поверхности. Ученые стимулировали такое состояние компетентности у холерных вибрионов. Специализированный набор флуоресцентных красителей позволил визуализировать и клетки, и пили, и ДНК.

На отдельных кадрах видно, как клетка вытягивает пили и, захватив фрагмент ДНК, втягивает его внутрь / ©Ankur Dalia, Indiana University

По словам авторов, пили действуют как миниатюрные — в десяток тысяч раз тоньше человеческого волоса — гарпуны, вытягиваясь из поры в клеточной стенке, захватывая ДНК и втягиваясь обратно. Да и поры настолько малы, что ДНК скручивается, чтобы протиснуться в отверстие. «Это как шитье ниткой, — объясняет Кортни Элисон (Courtney Ellison), одна из авторов работы. — Ширина отверстия во внешней оболочке почти равна спирали ДНК, сложенной вдвое. Если бы не пили, шансы на то, что ДНК, протолкнувшись в клетку, пройдет под нужным углом, практически нулевые».