Мезосомы

Эта статья — о структуре бактериальной клетки. Об отделе тела членистоногих см. Мезосома (морфология).
Схема, иллюстрирующая связь между фиксацией и образованием мезосом

Мезосо́мы (англ. mesosome) — складки цитоплазматической мембраны бактерий, образующиеся при использовании химических методов фиксации во время подготовки образцов к электронной микроскопии. Хотя в 1960-е годы предполагалось естественное происхождение этих структур, они были признаны артефактами к концу 1970-х годов и в настоящее время большинством исследователей не считаются частью нормальной структуры бактериальных клеток.

Ранние исследования

Складки клеточных мембран в грамположительных бактериях, которые подвергались химической фиксации в ходе пробоподготовки для электронной микроскопии[1], впервые увидели в 1953 году Джордж Чампан и Джеймс Хиллиер, которые назвали эти складки «периферическими тельцами» (англ. peripheral bodies). В 1959 году Дж. Робертсон назвал их мезосомами[2][3].

Поначалу считали, что мезосомы могут играть роль во многих клеточных процессах, таких как образование клеточной стенки при делении клетки, в удвоении ДНК, или выступают как сайты для окислительного фосфорилирования. Предполагалось, что мезосомы увеличивают поверхность клетки и участвуют в дыхании клетки, а также секреции[4]. Их считали аналогами крист в митохондриях эукариот. Высказывались мнения, что мезосомы могут быть задействованы в фотосинтезе и вообще участвовать в компартментализации бактериальной клетки[5][6].

Опровержение гипотезы

К концу 1970-х годов накопились данные, свидетельствующие, что мезосомы — это артефакты химической фиксации при подготовке препарата к электронной микроскопии и не встречаются в клетках, которые не подвергались химической фиксации[1][7]. Когда к концу 1980-х годов получила распространение криофиксация[англ.] при подготовке препаратов для электронной микроскопии, мнение о том, что мезосомы — артефакты пробоподготовки и не существуют в живых клетках, широко распространилось[8][9]. Однако ряд учёных до сих пор утверждает, что мезосомы не во всех случаях являются артефактами[10][4].

Складки мембраны, похожие на мезосомы, иногда выявляются в бактериях, подвергшихся действию антибиотиков[11] и антибактериальных пептидов (дефензинов)[12]. Появление мембранных складок в этих случаях может быть результатом химического повреждения мембраны клетки и/или клеточной стенки[13]. Внутренние мембранные системы, не являющиеся мезосомами, есть лишь у фототрофных прокариот, нитрифицирующих и метаноокисляющих бактерий[4].

Вопрос гипотезы о существовании мезосом и её опровержения иногда рассматривают с точки зрения философии науки как пример опровержения научной идеи с развитием экспериментальных методов[14][15][16].

Примечания

  1. ↑ 1 2 Silva M. T., Sousa J. C., Polónia J. J., Macedo M. A., Parente A. M. Bacterial mesosomes. Real structures or artifacts? (англ.) // Biochimica Et Biophysica Acta. — 1976. — 4 August (vol. 443, no. 1). — P. 92—105. — PMID 821538. [исправить]
  2. ↑ CHAPMAN GB, HILLIER J. Electron microscopy of ultra-thin sections of bacteria I. Cellular division in Bacillus cereus. (англ.) // Journal Of Bacteriology. — 1953. — September (vol. 66, no. 3). — P. 362—373. — PMID 13096487. [исправить]
  3. ↑ Robertson, J.D. The ultra structure of cell membranes and their derivatives, Biochem (англ.) // Soc. Syrup : journal. — 1959. — P. 3.
  4. ↑ 1 2 3 Нетрусов, Котова, 2012, с. 46.
  5. ↑ Suganuma A. Studies on the fine structure of Staphylococcus aureus. (англ.) // Journal Of Electron Microscopy. — 1966. — Vol. 15, no. 4. — P. 257—261. — PMID 5984369. [исправить]
  6. ↑ Pontefract R. D., Bergeron G., Thatcher F. S. Mesosomes in Escherichia coli. (англ.) // Journal Of Bacteriology. — 1969. — January (vol. 97, no. 1). — P. 367—375. — PMID 4884819. [исправить]
  7. ↑ Higgins M. L., Tsien H. C., Daneo-Moore L. Organization of mesosomes in fixed and unfixed cells. (англ.) // Journal Of Bacteriology. — 1976. — September (vol. 127, no. 3). — P. 1519—1523. — PMID 821934. [исправить]
  8. ↑ Nanninga N., Brakenhoff G. J., Meijer M., Woldringh C. L. Bacterial anatomy in retrospect and prospect. (англ.) // Antonie Van Leeuwenhoek. — 1984. — Vol. 50, no. 5-6. — P. 433—460. — PMID 6442119. [исправить]
  9. ↑ Dubochet J., McDowall A. W., Menge B., Schmid E. N., Lickfeld K. G. Electron microscopy of frozen-hydrated bacteria. (англ.) // Journal Of Bacteriology. — 1983. — July (vol. 155, no. 1). — P. 381—390. — PMID 6408064. [исправить]
  10. ↑ Murata K., Kawai S., Mikami B., Hashimoto W. Superchannel of bacteria: biological significance and new horizons. (англ.) // Bioscience, Biotechnology, And Biochemistry. — 2008. — February (vol. 72, no. 2). — P. 265—277. — doi:10.1271/bbb.70635. — PMID 18256495. [исправить]
  11. ↑ Santhana Raj L., Hing H. L., Baharudin O., Teh Hamidah Z., Aida Suhana R., Nor Asiha C. P., Vimala B., Paramsarvaran S., Sumarni G., Hanjeet K. Mesosomes are a definite event in antibiotic-treated Staphylococcus aureus ATCC 25923. (англ.) // Tropical Biomedicine. — 2007. — June (vol. 24, no. 1). — P. 105—109. — PMID 17568383. [исправить]
  12. ↑ Friedrich C. L., Moyles D., Beveridge T. J., Hancock R. E. Antibacterial action of structurally diverse cationic peptides on gram-positive bacteria. (англ.) // Antimicrobial Agents And Chemotherapy. — 2000. — August (vol. 44, no. 8). — P. 2086—2092. — PMID 10898680. [исправить]
  13. ↑ Balkwill D. L., Stevens Jr. S. E. Effects of penicillin G on mesosome-like structures in Agmenellum quadruplicatum. (англ.) // Antimicrobial Agents And Chemotherapy. — 1980. — March (vol. 17, no. 3). — P. 506—509. — PMID 6775592. [исправить]
  14. ↑ Culp, S. Defending Robustness: The Bacterial Mesosome as a Test Case (англ.) // PSA: Proceedings of the Biennial Meeting of the Philosophy of Science Association : journal. — 1994. — Vol. 1994. — P. 46—57. — JSTOR 193010.
  15. ↑ Rasmussen Nicolas. Evolving Scientific Epistemologies and the Artifacts of Empirical Philosophy of Science: A Reply Concerning Mesosomes (англ.) // Biology & Philosophy. — 2001. — November (vol. 16, no. 5). — P. 627—652. — ISSN 0169-3867. — doi:10.1023/A:1012038815107. [исправить]
  16. ↑ Allchin, D. The Epistemology of Error (неопр.) // Philosophy of Science Association Meetings, Vancouver, November. — 2000. Архивировано 17 декабря 2008 года. Архивированная копия. Дата обращения: 8 ноября 2018. Архивировано из оригинала 17 декабря 2008 года.

Литература

  • Нетрусов А. И., Котова И. Б. Микробиология. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 384 с. — ISBN 978-5-7695-7979-0.