07.07.2011

Как кальмар и светящаяся бактерия дружат между собой

Светящиеся бактерии помогают кальмару прятаться от хищников, взамен на «стол и кров», которые предоставляет им моллюск. Иммунная система кальмара не атакует маленьких симбионтов, а суточные циклы обоих организмов согласованы друг с другом на молекулярно-генетическом уровне.

При разговоре о бактериях-симбионтах обычно вспоминают кишечную микрофлору — микроорганизмы, которые обитают в желудочно-кишечном тракте, помогают животным и человеку переваривать еду и даже порой снабжают хозяина некоторыми витаминами, которые он недополучает с пищей. Но среди случаев симбиоза бактерий и животных есть удивительнейшие — когда микроорганизмы служат животному для создания собственной биолюминесценции.

Исследователи из Университета Коннектикута (США) изучали механизм биолюминесценции кальмара Euprymna scolopes из рода Sepiolida. Эти крохотные головоногие (около 5 см в длину) обитают в центральной части Тихого океана вблизи коралловых рифов; день они проводят, зарывшись в песок, а ночью выходят искать себе пропитание. Сразу после рождения кальмары заняты поиском бактерии Vibrio fisheri, которая тоже ведёт «свободноплавающий» образ жизни; большие скопления этих бактерий можно заметить по свечению, которое они испускают. Обнаружив Vibrio fisheri, кальмар прячет их в особые резервуары внутри своего тела — световые органы. Бактерии подсвечивают моллюска, что защищает его, по словам учёных, от нападений хищников. Светящийся кальмар сливается с лунным светом и делается незаметным для рыб, тюленей и дельфинов. В обмен на маскировку моллюск предоставляет микроорганизмам питательные вещества и условия для роста и размножения.

Но под утро кальмар избавляется от 95% популяции светящихся Vibrio fisheri. По словам Спенсера Нюхольма, чья лаборатория изучает особенности взаимоотношений кальмара и бактерий, это может происходить по двум причинам. Первая: большое количество бактерий токсично для животного. Вторая: «сброс» Vibrio fisheri является своеобразной заботой о потомстве, поскольку таким образом кальмар как бы поддерживает свободноживущую популяцию бактерий, из которой потом будут черпать своих симбионтов маленькие головоногие. Как бы то ни было, скорость размножения Vibrio fisheri достаточно велика, чтобы к ночи запас бактерий в световых органах у кальмара восстановился.

Кальмар и его бактерии, впрочем, могут касаться нас в гораздо большей степени, чем это кажется на первый взгляд. Исследователям удалось установить, что у Vibrio fisheri и его головоногого хозяина суточные ритмы согласованы между собой, что отражается на активности генов обоих организмов и их метаболизме. С другой стороны, всяческого внимания заслуживает иммунная система кальмара, которая заранее знает, какую бактерию пускать внутрь, а какую — нет. Возможно, у самой бактерии есть какие-то инструменты, позволяющие обходить иммунные препятствия хозяина. При этом стоит помнить, что одним из ближайших родственников светящейся Vibrio fisheri является Vibrio cholera, возбудитель холеры. Будучи в курсе подробностей взаимоотношений кальмара и его светящегося питомца, можно будет узнать, что заставляет холерную бактерию вредить нам и как ей удаётся справляться с человеческим иммунитетом. А тонкости согласования суточного ритма микроорганизма и хозяина позволят больше понять в биохимии и физиологии человеческой кишечной микрофлоры.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА