Многообразные функции жгутиковой подвижности и хемотаксиса в физиологии бактерий

Большинство подвижных бактерий способны двигаться по градиентам питательных веществ, сигнальных молекул и других факторов среды, влияющих на физиологию бактерий. Такое таксисное поведение стало одной из наиболее изученных модельных систем передачи сигналов и количественной биологии, а лежащие в его основе молекулярные механизмы хорошо охарактеризованы у Escherichia coli и ряда других модельных бактерий. В этом обзоре основное внимание уделено менее изученному аспекту бактериального хемотаксиса — его физиологическому значению для отдельных бактериальных клеток и популяций. Как показывают многочисленные недавние исследования, даже у одного и того же вида бактерий жгутиковая подвижность и хемотаксис могут выполнять разные функции в зависимости от физиологических условий и факторов среды. Поиск источников питательных веществ и, шире, локализация ниш, оптимальных для роста, по-видимому, относятся к основным функциям бактериального хемотаксиса; это может объяснять многие предпочтения в отношении хемоэффекторов, а также регуляцию генов жгутиков. Хемотаксис может также в целом повышать эффективность заселения среды подвижными бактериями, что связано со сложным взаимодействием индивидуального и коллективного поведения, а также с компромиссом между ростом и подвижностью. Наконец, подвижность и хемотаксис выполняют многочисленные функции в коллективном поведении бактерий, включая роение, формирование биоплёнок и автоагрегацию, а также во взаимодействии бактерий с животными и растениями-хозяевами.