Ученые-биологи превратили колонию бактерий в "рой" био-ботов - «Наука и технологии»

Бактерии различных видов играют огромную роль в нашей жизни. Некоторые из них участвуют в процессе пищеварения, другие защищают поверхность нашей кожи и этот перечень полезных функций бактерий можно продолжать достаточно долго. Кроме этого, специализированные бактерии являются перспективным медицинским инструментом, они могут бороться с другими вредными бактериями, вырабатывать лекарственные препараты, только для этого потребуется научиться управлять их функциями и поведением. Первый шаг в этом направлении сделали исследователи из университета Дюка, они создали штамм бактерий, которые могут выживать, лишь сгруппировавшись в многочисленный "рой", а отбившиеся от этого роя отдельные микроорганизмы незамедлительно погибают, не успев причинить никакого вреда.

Ученые использовали в своих интересах тот факт, что некоторые бактерии изменяют свое поведение коренным образом когда их концентрация в объеме пространства превышает некий предел. Чтобы превратить колонию бактерий в контролируемый "рой" био-ботов, ученые вырастили безопасный штамм бактерий E. Coli, способных вырабатывать молекулы сигнального вещества AHL (N-Acyl homoserine lactone).

Часть из модифицированных на генном уровне бактерий начинает активно вырабатывать молекулы AHL тогда, когда концентрация бактерий становится высока. Бактерии с несколько иными генными модификациями реагируют на наличие в окружающей среде молекул AHL, сокращая свои щупальцеподобные придатки и становясь своего рода "связующим" материалом. Этот материал превращает колонию бактерий в подобие тонкой биопленки. И третья разновидность бактерий, бактерии вида Vibrio fischeri, начинают светиться в ответ на наличие сигнального вещества AHL, что позволяет им выступать в качестве светового индикатора.

Этот опытный рой бактерий-биоботов, реагируя на наличие AHL, за счет дополнительных генных модификаций начинает вырабатывать белок, делающий его устойчивым по отношению к антибиотикам, а бактерии, отбившиеся от роя, прекращают вырабатывать этот белок. Во время экспериментов рой биоботов был помещен в раствор сильного антибиотика. В отличие от колонии обычных бактерий, которые постоянно отбивались от колонии и быстро погибали, бактерии роя держались постоянно вместе, сохраняя устойчивость к воздействию антибиотика.

Ученые считают, что бактерии, получившие подобные генные модификации, могут оказаться полезным инструментом для ряда применений в области биомедицины. Они могут вырабатывать недостающие в организме пациента белки и даже сложные лекарственные препараты, моментально реагируя на происходящие в организме изменения. Кроме этого, модификации микроорганизмов позволят реализовать более сложные стратегии управления их поведением. К примеру, при условии наличия определенных факторов, колония полезных "медицинских" микроорганизмов может резко увеличить свою численность, ударными темпами выработать большое количество лекарственного вещества, снизить количество и впасть в спячку после того, как организм пациента вернется в нормальное состояние.