Адаптация — это фундаментальный биологический процесс, заставляющий организмы изменять свои черты и поведение, чтобы они лучше соответствовали окружающей среде, будь то знаменитое разнообразие зябликов, наблюдаемое биологом-первопроходцем Чарльзом Дарвином, или множество разновидностей бактерий, с которыми сосуществуют люди. В то время как антибиотики уже давно помогают людям предотвращать и лечить бактериальные инфекции, многие виды бактерий все больше могут адаптироваться, чтобы противостоять лечению антибиотиками.

Исследования Банерджи в Карнеги-Меллон и на его предыдущей должности в Университетском колледже Лондона (UCL) были сосредоточены на механике и физике, лежащих в основе различных клеточных процессов, и общей темой в его работе было то, что форма клетки может иметь большое влияние на его воспроизводство и выживание. Вместе с исследователями из Чикагского университета он решил выяснить, как воздействие антибиотиков влияет на рост и морфологию бактерии Caulobacter crescentus, широко используемого модельного организма.

«Используя эксперименты с одной клеткой и теоретическое моделирование, мы демонстрируем, что изменение формы клеток действует как стратегия обратной связи, чтобы сделать бактерии более адаптивными к выживанию антибиотиков», — сказал Банерджи о том, что он и его сотрудники обнаружили.

При воздействии менее чем смертельных доз антибиотика хлорамфеникола на протяжении нескольких поколений исследователи обнаружили, что бактерии резко меняют свою форму, становясь шире и более изогнутыми.

«Эти изменения формы позволяют бактериям преодолеть стресс от антибиотиков и возобновить быстрый рост», — сказал Банерджи. Исследователи пришли к такому выводу, разработав теоретическую модель, чтобы показать, как эти физические изменения позволяют бактериям достигать более высокой кривизны и более низкого отношения поверхности к объему, что позволяет меньшему количеству частиц антибиотика проходить через их клеточные поверхности по мере их роста.

«Это понимание имеет большое значение для здоровья человека и, вероятно, будет стимулировать многочисленные дальнейшие молекулярные исследования роли формы клеток в росте бактерий и устойчивости к антибиотикам», — сказал Банерджи.