Новости

Роющие осы рода Philanthus, так называемые пчелиные волки позволяют жить в своих коконах бактериям, гарантирующим защиту потомство от болезнетворных микроорганизмов.

Исследователи из Института Химической Экологии Макса Планка совместно с коллегами из Университета Регенсбурга обнаружили, что бактерии рода Streptomyces, живущие в осиных коконах производят коктейль из девяти различных антибиотиков, препятствуя проникновению в кокон патогенов.

С помощью масс-спектрометрии можно in vivo визуализировать локализацию антибиотиков на внешней поверхности кокона. Исследование показало, что различные типы антибиотиков обеспечивают защиту от инфекции различными патогенными микроорганизмами. Таким образом, миллионы лет эволюции привели к тому, что пчелиные волки в настоящее время используют принцип, который в медицине человека известен как комбинация профилактических средств.

Многие насекомые проводят значительную часть своей жизни под землей, где они подвергаются риску грибковых или бактериальных инфекций. Такая же опасность грозит многим видам роющих ос, которые строят подземные гнезда-убежища. В отличие от пчел, которые кормят своих личинок цветочной пыльцой и нектаром, осы охотятся на насекомых. Высокая влажность и относительно высокая температура, как и большое содержание органического материала в подземном гнезде, может приводить к тому, что как личинка, так и ее пища могут подвергаться опасности заражения патогенными плесневыми грибками или бактериями, во многих случаях вызывающих смерть личинки.

Эволюция пчелиных волков (роющих ос, которые кормят своих личинок пчелами) привела к простому и элегантному способу борьбы с инфекциями. Ранее Мартин Кальтенпот (Martin Kaltenpoth) продемонстрировала симбиоз пчелиных волков и бактерий родаStreptomyces. Бактерии культивирутся в антеннальных железах самок пчелиных волков. Личинка осы, находящаяся в контакте с симбионтами, способствует их перемещению во внешнюю оболочку кокона, повышая тем самым свою устойчивость к инфекциям. Однако до настоящего времени детальный механизм защиты так и не был выяснен.

Теперь Кальтенпот и Алеш Сватош (Aleš Svatoš) обнаружили, что бактерии-симбионты производят девять различных соединений, обладающих свойствами антибиотиков. Исследователям впервые удалось идентифицировать эти соединения непосредственно в условиях живой природы – непосредственно не коконе осы. Прежние исследования защитного симбиоза были основаны на выделении и выращивании симбионтов в искусственной питательной среде.

Биологические испытания действия выделенных антибиотиков на различные патогенные грибки и бактерии продемонстрировали, что пчелиные волки «используют» принцип комбинирования медицинских препаратов – совместное действие стрептохлорина streptochlorin и восьми различных пирицидинов, выделенных из кокона, позволяет бороться с широким набором микроорганизмов, такая эффективность не может быть достигнута при использовании какого-либо одного единственного препарата.

Результаты работы позволяют получить больше информации о роли, которую играют антибиотики в условиях живой природы. Сватош отмечает, что новый метод масс-спектрометрии позволяет определить локализацию антибиотиков, выделяемых микроорганизмами-симбионтами на природных объектах, а также выявить некоторые особенности взаимодействия антибиотиков друг с другом.

Кальтенпот предполагает, что симбиотическое сосуществование, подобное симбиозу пчелиных волков и бактерий Streptomyces в природе может встречаться чаще, чем ранее предполагалось. Анализ выделенных соединений не только позволит глубже понять эволюцию такого симбиоза, но и может привести к открытию новых потенциальных лекарственных препаратов для медицины человека.