Один из самых изученных организмов на Земле обладает нюхом на опасность, который ученые только начинают понимать. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Достаточно одного лишь запаха опасных бактерий, чтобы иммунная система круглого червя пришла в состояние повышенной готовности.
Подобно тому, как люди чувствуют запах «несвежей» пищи из холодильника, обонятельные нейроны нематоды Caenorhabditis elegans могут служить ранним предупреждающим сигналом о некачественной пище.
Однако вместо того, чтобы помешать червю поедать патоген, запах вредных бактерий подготавливает кишечник червя к худшему.
Прежде чем пища будет проглочена, клетки кишечника червя начинают разрушать органеллы, вырабатывающие энергию, — митохондрии.
Эти клеточные «электростанции» содержат кучу железа, которое необходимо большинству вторгающихся бактерий для успешного инфицирования. Удаляя митохондрии из своих кишечных клеток, тело червя препятствует укоренению будущей инфекции.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли подозревают, что упреждающая реакция развилась для защиты нематод от смертельных патогенов.
Чтобы выжить, C. elegans необходимо питаться бактериями, но для выживания червя решающее значение имеет знание того, какие клетки питательны и съедобны, а какие потенциально вредны.
Не имея специализированных глаз, нематода может определить, опасна ли пища, прежде чем ее проглотить, только по «запаху» токсичных бактерий.
Это происходит с помощью естественных побочных продуктов, выделяемых бактериями в окружающую среду, называемых летучими метаболитами.
Бактерия Pseudomonas aeruginosa, убивающая C. elegans, производит метаболит, называемый ацетилпропионил.
В ходе экспериментов обонятельная нервная система круглых червей была способна обнаруживать ацетилпропионил, и когда это происходило, в клетках червей возникала реакция митохондрий на стресс, которая была особенно заметна в клетках кишечника при окрашивании.
Эти обонятельные нейроны находятся в постоянном режиме «наблюдения», когда не обнаружено никакого одоранта, и замолкают, когда они обнаруживают одорант. Поэтому, когда ученые замолчали обонятельные нейроны, клетки червей остались в состоянии упреждающего иммунного ответа, независимо от присутствия одоранта.
«Новшество заключается в том, что C. elegans готовится к патогену еще до того, как сталкивается с ним», — говорит нейробиолог Джулиан Дишарт. «Также есть данные, что, вероятно, помимо митохондриального ответа происходит гораздо больше, что может иметь место более генерализованный иммунный ответ, вызванный просто обонянием запахов бактерий».
Неизвестно, распространяется ли это на других животных с еще более сильной обонятельной нервной системой.
Дишарт считает, что, поскольку обоняние сохранилось у других групп животных, «вполне возможно, что у млекопитающих обоняние выполняет ту же функцию, что и у C. elegans».
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, могут ли запахи подобным образом воздействовать на кишечник других животных.
«Существует ли на самом деле запах, исходящий от патогенов, который мы можем уловить и который поможет нам бороться с инфекцией?» — задается вопросом нейробиолог Эндрю Диллин. «Мы пытались продемонстрировать это на мышах. Если мы действительно сможем понять, что люди чувствуют запах патогена и впоследствии защищают себя, можно представить себе в будущем что-то вроде духов, защищающих от патогенов».
