Бактерии в составе межвидовых биопленок непредсказуемо меняют свойства

Биопленки — важнейший элемент экологии бактерий. В окружающей среде они помогают бактериям переживать неблагоприятные условия. Бактериальные биопленки могут формироваться как на неорганических поверхностях, так и в организме человека, провоцируя персистирующие инфекции и успешно уклоняясь от бактерицидного действия антибиотиков. По этим причинам последнюю четверть века микробиологи активно изучают архитектуру и особенности формирования биопленок, механизмы регуляции генов патогенности, ищут новые способы и вещества для их разрушения.

Известно, что биопленки могут формироваться как одним видом микроорганизмов, так двумя и более. Видовой состав может влиять на выживаемость каждого вида в отдельности и надклетночной структуры в целом. Но какую роль оказывает межвидовое межклеточное взаимодействие на экологию биопленки, зачастую не до конца понятно. Ученые из Дартмудского колледжа (Ганновер, США) и коллабораторы исследовали рост биопленки, сформированной Vibrio cholerae и Escherichia coli, ее архитектуру и особенности выживания каждого вида в присутствии хищной грамотрицательной бактерии Bdellovibrio bacteriovorus.

Обе бактерии восприимчивы к бделловибриону, который рассматривается как кандидат для лечения острых кишечных инфекций в случаях приобретенной устойчивости возбудителей к антибиотикам. Сам по себе холерный вибрион в составе биопленок более устойчив к атакам хищной бактерии, в то время как кишечная палочка — более восприимчива. Сюрпризом для исследователей стало то, что в составе биопленки ситуация меняется кардинально: выживаемость V. cholerae снижается, а устойчивость E. coli возрастает. Причем пространственная архитектура межвидовой биопленки зависела от двух факторов: от близости межклеточного контакта вибриона и кишечной палочки и от динамики колонизации поверхности. Чем плотнее клетки бактерий-жертв соприкасались на начальных этапах обрастания поверхности, тем более рыхлой формировалась пленка и тем более уязвимыми к атакам хищника становились вибрионы. Многие клетки E. coli сохраняли жизнеспособность, так как оказывались плотно упакованными между клетками холерного вибриона.

По мнению авторов исследования, полученные данные указывают на то, что многовидовые биопленки могут непредсказуемо влиять на выживание отдельных видов в них. И если в систему взаимодействия входит хищник, то перспективы выживания могут меняться кардинально. Сведения, полученные в экспериментах на мультивидовых бактериальных пленок, открывают новые перспективы для разработки лекарственных средств для борьбы с инфекционными заболеваниями на основе бактериофагов и хищных бактерий.