Миксобактерии (слизести бактерии) — поведение, хранене и екология

Миксобактерии: поведение, хранене и екология — как тези почвени „слизести“ бактерии се движат на рояци, разграждат органична материя с големи геноми и оформят почвените екосистеми.

Миксобактериите ("слизестите бактерии") са група бактерии, които обикновено живеят в почвата. Те се хранят с неразтворими органични вещества. Те имат много големи геноми в сравнение с другите бактерии. Миксобактериите са включени в делта-групата на протеобактериите - голяма група от грам-отрицателни форми.

Миксобактериите се придвижват, като се плъзгат по повърхността. Те се движат на рояци с много клетки, поддържани заедно от междуклетъчни молекулярни сигнали. Роякът отделя извънклетъчни ензими за смилане на храната. Това увеличава ефективността на храненето.

Поведение и движение

Миксобактериите показват сложни социални поведения, които включват синхронизирано движение и кооперативна търсачка на храна. Движението по твърди повърхности се осъществява чрез два основни типа плъзгане:

• Adventurous (A) motility – позволява на единични клетки да се придвижват самостоятелно; включва локални фокални адхезионни комплекси и протеини, които преместват клетката напред.
• Social (S) motility – осъществява се при групово движение; включва образуване и използване на тип IV пили (фиксатори и др.) и е тясно свързана с образуването на роеве и кооперативно поведение.

При някои видове се наблюдава „риплинг“ — вълнообразни движения на клетките в рояка, които подобряват контакта с плячката и синхронизират разграждането ѝ.

Хранене и хищничество

Миксобактериите са ефективни хищници на други микроорганизми — бактерии, гъби и др. Те отделят извънклетъчни хидролитични ензими (протеази, липази, целулази и др.) и малки биоактивни молекули, които разграждат и унищожават клетките на плячката. След разграждането, разтворените хранителни вещества се поемат от клетките на рояка. Такъв кооперативен механизъм увеличава ефикасността на хранене и дава предимство при конкуренция за ресурси.

Жизнен цикъл и социално развитие

При изчерпване на храната много миксобактерии преминават в социален етап: клетките се агрегирают и образуват сложни 3D структури, наречени плодни тела или фрутингови (fruiting bodies). В тези структури част от клетките се диференцират в устойчиви спори — миксовпори, които могат да преживеят неблагоприятни условия.

Процесът на агрегиране и спорификация се регулира от множество сигнали:

• A-сигнал — ранни дифузни сигнали, които информират населението за плътността и състоянието на храната.
• C-сигнал — повърхностно-медиран сигнал, необходим за координация на окончателната диференциация и подреждане в плодното тяло.

В рамките на плодното тяло могат да се образуват различни клетъчни типове: спори, периферни клетки и други диференцирани форми, които изпълняват различни функции в развитието и оцеляването.

Геном и биохимични особености

Миксобактериите имат сравнително големи геноми (например Myxococcus xanthus ~9 Mb), което им дава богат набор от генетична информация за регулация, сигнализация и синтез на вторични метаболити. Тези гени кодират широк спектър от ензими, сигнали и биосинтетични пътеки за антибиотични и други биоактивни съединения.

Екология и разпространение

Миксобактериите са широко разпространени в почви, влагащи се органични материали, гниеща растителност и донорни седименти. Те играят роля в разграждането на сложни органични вещества и в регулацията на микробните общности чрез хищничество. Като част от почвената микробиота, те допринасят за кръговрата на въглерода и азота и за поддържането на здравето на почвата.

Значение за наука и приложение

• Моделни организми за изучаване на мултиклетъчност и клетъчна диференциация (например Myxococcus xanthus).
• Източник на нови антибиотични и биологично активни съединения — потенциал в откриването на нови лекарства.
• Възможно приложение в биоконтрол срещу растителни патогени и в биотехнологични процеси за разграждане на отпадъчни материали.

Култивиране и изследване

Някои видове миксобактерии са сравнително лесни за култивиране в лабораторни условия (особено на тънки агарни слоеве с подходяща плячка), но много от тях изискват специфични условия или взаимодействия с други микроорганизми. Изследванията върху миксобактериите продължават да разкриват нови механизми на клетъчна комуникация, социално поведение и биосинтеза на природни продукти.

Бележка: Въпреки общия народен термин „слизести бактерии“, миксобактериите са истински бактерии, различни от непроизволните „слизести“ организми като някои протисти (например слузести плесени), които са клетки от друг таксономичен произход.

Търсене по буква