В кишечнике человека могут обитать гигантские бактерии

Фото из открытых источников

В микробиоме нашего кишечника живут триллионы микробов, но не все они обязательно микроскопические. Гигантские бактерии, способные достигать сантиметра в длину, обычно встречаются в специфических средах — например, в мангровых зарослях или кишечнике рыб. Однако теперь микробиологи обнаружили следы ДНК Epulopiscium — одного из самых крупных известных видов бактерий — в образцах микробиома кишечника людей из разных уголков мира. Результаты нового исследования были опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.

Обычно длина бактерий составляет около 2 микрометров, тогда как к гигантским относят те, что превышают 10 микрометров. Однако представители рода Epulopiscium могут достигать 600 микрометров (более половины сантиметра) в длину.

Обычно эти бактерии обитают в кишечнике рыб-хирургов, но Дэнни Ионеску из Берлинского технического университета обнаружил последовательности ДНК, родственные Epulopiscium, и у других видов рыб. Чтобы выяснить, насколько широко распространены эти микроорганизмы, Ионеску и его коллеги проанализировали последовательности ДНК, полученные из более чем 600 000 образцов микробиома. Большая часть этих данных была взята из открытых источников, а остальные — из образцов, собранных командой самого Ионеску.

Исследователи обнаружили «десятки тысяч положительных результатов» на наличие Epulopiscium в микробиомах самых разных животных — от моллюсков до хорьков — из более чем 80 стран, отмечает Ионеску.

Также следы Epulopiscium были найдены в тысячах образцов микробиома человека. Как правило, на долю этих бактерий приходилось от 1 до 2% всех выявленных в образце последовательностей ДНК, однако в редких случаях этот показатель достигал 20%.

У рыб-хирургов Epulopiscium влияют на уровень pH в кишечнике и активность пищеварительных ферментов, однако воздействие этих бактерий на организм человека пока неясно. Тем не менее, исследователи выяснили, что наибольшая численность этих микроорганизмов наблюдается в первый год жизни. Кроме того, их чаще обнаруживали у людей с воспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта, такими как колоректальный рак и воспалительные заболевания кишечника. «Мы полагаем, что этот бактериальный организм не вызывает данные заболевания, а лишь пользуется дисбалансом микробиома», — говорит Ионеску. Гигантские бактерии содержат сотни или даже тысячи различных хромосом в каждой клетке, и это огромное генетическое разнообразие помогает им процветать в нестабильных условиях. Поэтому, по словам Ионеску, они могут служить маркером нарушения работы кишечника еще до появления симптомов.

Присутствие гигантских бактерий в нашем кишечнике «стало бы огромной неожиданностью», — отмечает Никола Сегата из Университета Тренто (Италия). Он поясняет, что при поиске определенных последовательностей ДНК можно обнаружить неродственные бактерии, которые не обязательно являются гигантскими, но обладают схожими генами. «Я ничуть не удивлюсь, если на самом деле они имеют дело с другой, возможно, неизвестной бактерией».

На месте любого преступления скрываются микробные улики. И вот теперь, после десятилетий ожиданий, исследователи выясняют, какую именно информацию могут достоверно дать эти бактериальные следы — и смогут ли они когда-нибудь стать доказательствами в суде.

Ионеску возражает: даже если эти гены принадлежат не Epulopiscium, их носитель, вероятно, является близким родственником и обладает схожими физическими характеристиками. «Я бы не ожидал, что это будет бактерия обычного размера», — говорит он.

Жан-Мари Воллан из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, входивший в группу, которая в 2022 году открыла крупнейшую из известных бактерий — Thiomargarita magnifica, — говорит, что находил последовательности, родственные Epulopiscium, у неожиданных видов (например, у морских свинок). Он также полагает, что круг их хозяев гораздо шире, чем считалось ранее.

Однако, чтобы доказать, что бактерии — носители обнаруженных у людей генов, родственных Epulopiscium, действительно являются гигантскими, ученым необходимо увидеть их непосредственно под микроскопом. В настоящее время Ионеску проводит исследования с использованием флуоресцентных зондов, способных связываться с выявленными последовательностями, чтобы обнаружить эти бактерии. «Когда мы получим снимки, у нас будут доказательства», — утверждает он.