ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ КОЛОНИАЛЬНЫЕ НАНОБАКТЕРИИ КАК ПРИМЕР ВЫСОКОАДАПТИРОВАННОЙ ФОРМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ

© Г.В.Девицина, Т.В.Головкина
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2014 г.

Бактериальные наноформы широко распространены в природе, обитают на самых разных субстратах и в условиях, являющихся критическими по физическим и химическим характеристикам для сохранения жизни белковых тел. Вместе с тем, бактериальные наноформы, размеры которых меньше 1 мкм, остаются весьма малоисследованными. Цитологический и таксономический анализ позволил предполагать, что в ряде случаев природные нанобактерии формируются из бактериальных клеток под влиянием неблагоприятных условий и стрессовых факторов, что можно рассматривать как адаптивную изменчивость. Изучение физиологических особенностей таких живых систем и особенностей формирования их взаимодействия с внешней средой является одной из важнейших задач биологии будущего.

В настоящей работе, выполненной с применением электронной микроскопии, впервые обнаружено существование в коже рыб внутриклеточных колоний нанобактерий и описана динамика их развития. Показано, что колонии нанобактерий образуют внутри живой клетки сложную систему фракталов. В каждом фрактале цепочки нанобактерий, связанные друг с другом и строго ориентированные, формируют структуру, подобную кристаллической решётке. Зрелая колония нанобактрий состоит из оформленных фракталов, расположенных по принципу правозакрученной спирали. Они заполняют всю полость живой клетки, поддерживая её размеры и форму.

Таким образом, выстраивается сложная и строго организованная бактериальная колония, очевидно, обладающая и системой информационных каналов. Информационное взаимодействие возможно между бактериями в цепочках, между фракталами внутри клетки, между колониями разных клеток и каждой колонии с внешней средой. Часть цепочек этой колонии пробадает апикальную мембрану эпидермальных клеток и выходит на поверхность эпидермиса в виде устойчивых наружных волокнистых пучков пирамидальной формы. Наружные пучки ориентированы перпендикулярно к поверхностной мембране эпидермальной клетки. Нити или цепочки каждого наружного пучка несут и выбрасывают на поверхность эпидермиса множество электронноплотных шаровидных гранул. Каждая гранула представляет собой одну бактерию диаметром 20–30 нм. Эти бактерии могут сохраняться в такой форме в любых неблагоприятных условиях сотни тысяч лет. Попав в благоприятные условия, они активизируются, проникают внутрь живой клетки и, размножаясь, начинают строить новую колонию.

Важно отметить, что конечные стадии развития и распада внутриклеточной колонии бактерий совпадают с ритмом естественного апоптоза эпидермальных клеток. Однако часть колонии сохраняется в глубоких слоях эпителия и выпускает длинные пучки с шаровидными наноформами, которые внедряются в соседние здоровые клетки, где начинается новое развитие колонии. Если длительность жизни внутриклеточной колонии ограничена, то жизнестойкость отдельных нанобактерий чрезвычайно высока и возможно неограничена.