Туберкулезная палочка и многие другие бактерии делят себя на две равных половины во время размножения благодаря очень простому математическому принципу, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology.

«Нам фактически пришлось провести самый длинный эксперимент с применением атомно-силового микроскопа, который когда-либо проводился в истории биологии. Он показал, что новые технологии не только позволяют нам лучше изучать те вещи, о которых мы уже знали раньше, но и находить нечто новое, что мы никогда не ожидали», — говорит Георг Фантнер (Georg Fantner) из Федерального технологического института Швейцарии в Лозанне.

Большинство микробов делится на две половинки, используя два семейства белков Min и Noc, играющих критическую роль в «растаскивании» новых копий хромосом по дочерним клеткам и формировании новой мембраны посредине бывшей материнской клетки.

Повреждение хотя бы одного гена, связанного с корректной работой этих систем, обычно завершается фатально для клетки.

Как рассказывает Фантнер, некоторые бактерии, такие как туберкулезная палочка, не имеют подобных генов, что, однако, не мешает им делиться. То, как это им удается сделать, оставалось загадкой для биологов до рекордно долгих наблюдений за их делением, которые авторы статьи проводили при помощи атомно-силового микроскопа.

Наблюдения за отдельными клетками бактерии Mycobacterium smegmatis, близкого родича туберкулезной палочки, раскрыли удивительную вещь – оказалось, что поверхность клеточной стенки этого микроба не является неподвижной, как у большинства других бактерий, а постоянно колеблется. Иными словами, по ее поверхности бесконечно идут волны, исходящие со стороны «полюсов» клетки в сторону ее «экватора». Длина такой волны составляет всего 1,8 микрометра, благодаря чему они оставались невидимыми для оптических микроскопов.

Точка деления, как рассказывают ученые, находилась в одной из «ямок» между гребнями этой волны в центральной части микроба. Когда клетка делится, эти волны не исчезают, и ее потомки используют эти гребни и «ямы», доставшиеся от материнской клетки, для дальнейшего размножения.

Подобные странные структуры, как оказалось, играли критическую роль в формировании границы между двумя дочерними клетками и в корректном делении материнской клетки на две половины. Блокировка их формирования в этой точке при помощи изониазида и других антитуберкулезных лекарств приводила к тому, что клетка не могла нормально разделить хромосомы и корректно расщепиться на две половины.

Как отметил ведущий автор исследования Александ Эскандарян, эти «ямки» могут использоваться тремя поколениями для размножения, после чего они себя исчерпывают. Лучше изучив эти механизмы, в дальнейших исследованиях ученые уже смогут понять, какие механизмы стоят за процессом формирования этих «ямок», что поможет лучше понять процессы деления клеток.

Почему бактерия делится именно в этой точке, ученые пока не знают. Пока остается непонятным то, что именно порождает волны и что делает длину волны такой, что один из ее гребней и провалов будет находиться ровно в центре клетки.