Микробы, вызывающие кариес, объединяются в суперорганизмы и «ползают» по зубам — исследование
Обнаруженные в слюне детей ясельного возраста с тяжелым кариесом, эти скопления могут очень эффективно колонизировать зубы. По словам ученых Школы стоматологической медицины Пенсильванского университета (США), суперорганизмы оказались более липкими, более устойчивыми к противомикробным препаратам и их было труднее удалить с зубов, чем бактерии или грибки по отдельности.
Более того, скопления неожиданно отращивают себе «конечности», которые помогают им быстро перемещаться по поверхности зуба, несмотря на то, что каждый микроб сам по себе неподвижен. Научная статья об этом вышла в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, о ней рассказали в университете.
«Открытие было сделано почти случайно при изучении образцов слюны малышей, у которых развивается агрессивный кариес. Глядя в микроскоп, мы заметили, что бактерии и грибки собираются в скопления и получившая масса движется. Это почти как новый организм — сверхорганизм — с новыми функциями», — говорит профессор Хюн Ку, один из авторов статьи.
Бактерии Streptococcus mutans и грибки Candida albicans способствуют заболеванию кариесом. Он возникает, когда сахар оседает на зубах, им затем питаются микроорганизмы, что приводит к образованию зубного налета, который разрушает эмаль.
Новое открытие стало возможным благодаря технологии микроскопии, которая позволяет ученым наблюдать поведение живых микробов в режиме реального времени. Ученые создали имитацию зубной эмали любителя сладкого и размножили в этой среде бактерии и грибки, живущие в слюне человека.
Там и обнаружились высокоорганизованные структуры из бактерий, сплетенных в сложную сеть с грибками и нитевидными отростками (гифами). Все они находились во внеклеточном полимере — материале, похожем на клей. Образования оказались невероятно выносливыми — такую структуру сложно убить даже антибиотиком.
По словам исследователей, возможно, самой интригующей характеристикой скоплений была его мобильность.
«Они демонстрировали "прыгающие" и "шагающие" движения», — говорит первый автор работы Чжи Рен.
Некоторые бактерии могут передвигаться, например, с помощью жгутиков, но виды, рассматриваемые в данном исследовании, неподвижны. Однако скопления использовали гифы грибов, чтобы закрепиться на поверхности, а затем двигать весь суперорганизм вперед, транспортируя бактерии по поверхности.
Исследователи обнаружили, что микробные группировки перемещаются быстро и далеко. Ученые зафиксировали скорость более 40 микрон в час, что аналогично скорости фибробластов (типа клеток в организме человека, участвующих в заживлении ран). Наблюдали даже, как скопления «прыгали» более чем на 100 микрон.
«Это более чем в 200 раз превышает их собственную длину. Например, древесные лягушки и кузнечики могут прыгать вперед примерно в 50 раз и в 20 раз дальше их собственной длины соответственно», — говорит Рен.
Способность скоплений перемещаться имеет одно очевидное следствие: она позволяет им быстро колонизировать новые поверхности, а значит — распространять кариес. Так что, создание лекарства, которое предотвратит эту «самосборку» бактерий и грибков в суперорганизм, предотвратит развитие тяжелого кариеса.
При этом результаты применимы в микробной биологии в целом. Организмы, обитающие в других биологических жидкостях или в воде, могут вести себя аналогичным образом, вызывая инфекционные заболевания или загрязнение окружающей среды. Исследование может даже пролить свет на появление многоклеточности.
Вирусы следят за нами: у них нашли своего рода «глаза и уши»
Микробиологи: лавовые пещеры на Гавайях содержат тысячи неизвестных видов бактерий
