Подарок матери защищает эмбрионы гидры от бактерий
Никогда более живое существо не будет столь уязвимым, как неразвитый эмбрион, но тем не менее некоторые организмы на данном этапе обходятся без защиты материнского тела или даже просто яичной скорлупы. У пресноводного полипа Hydra сперматозоиды оплодотворяют яйцеклетку, прикрепленную к внешней стороне матери, где она развивается в эмбрион и с самого начала подвергается воздействию потенциально вредных бактерий. Тем не менее микроорганизмы не могут навредить потомству - хотя вскоре на поверхности развивающегося животного вырастает тонкий слой бактерий, он состоит исключительно из безвредных, даже желательных видов. Исследователи из Киля и Санкт-Петербурга выяснили, как простой организм совершает этот подвиг.
Даже у взрослой гидры нет твердой кожи или подвижных иммунных клеток, она защищает себя от вездесущих микробов с помощью антибактериальных пептидов - перикулинов. Эти короткие белки, содержащие около 150 аминокислот, имеют участок, богатый цистеином, который очень избирательно убивает бактерии. Однако команда под руководством зоолога Томаса Боша из Университета Кристиана Альбрехта в Киле обнаружила только одну из этих молекул, перикулин-1а, в одном типе ткани - промежуточной ткани, в которой созревают яйцеклетки. Эти клетки несут белок с собой в небольших мембранных везикулах и передают его в неизменном виде, когда их позже пожирает растущая яйцеклетка: грозный арсенал оружия для более поздних эмбрионов. Сразу после оплодотворения везикулы начинают сливаться с оболочкой яйцеклетки и высвобождают свой груз наружу.
Как обнаружили исследователи, пептид является очень эффективной защитой. При первом клеточном делении зародыш покрыт сплошным слоем соединения. Здесь они обнаружили лишь часть бактерий, впоследствии колонизировавших зарождающуюся гидру, которая также почти вся принадлежала к роду Polynucleobacter. Только после еще нескольких делений, с появлением полости в зародыше, гидра начинает продуцировать другие перикулиновые пептиды, и перикулин-1а исчезает. Это также резко меняет бактериальную популяцию на эмбрионе. Количество бактерий подскочило в десять раз по сравнению с предыдущим значением, и теперь другие типы бактерий также колонизируют.
В отличие от других перикулинов, перикулин-1а является не только высокоэффективным токсином, но и активно регулирует состав бактериального газона на раннем зародыше. Если бы исследователи использовали генную инженерию, чтобы заставить взрослые полипы выделять пептид на своей коже, то не только быстро уменьшался рост, но и резко менялся видовой состав - точно так же, как это происходит при переходе от перикулина-1а к нормальным перикулинам во время эмбрионального развития.. Животное-мать не выпускает свое потомство беззащитным в суровый мир. Скорее, это дает ему сложную защиту, которая не только защищает от бактерий, но и позволяет процветать определенным микробам. Исследователи предполагают, что эти первые поселенцы вносят свой вклад в благополучие раннего эмбриона неизвестным пока образом, и что ткань, колонизированная бактериями, также активно контролирует их рост у высших животных. (лф)