Колтер, Роберто

Исследования лаборатории Колтера в Гарвардской медицинской школе с 1983 года по 2018 год охватывали различные направления микробиологии^[3]. Основной темой было использование генетических подходов для изучения физиологических процессов, с помощью которых бактерии реагируют на стрессовые условия окружающей среды (голодание, нехватка питательных веществ) или взаимодействуют с другими организмами^[8]. Колтер поощрял независимые исследования постдоков^[3].

Колтер является соавтором более 250 научных статей, которые цитировались более 50 000 раз^[9]. Его группа внесла вклад в изучение бактериальных транспортных систем (ABC-экспортеры), опубликовала одни из первых примеров экспериментальной эволюции при изучении стационарной фазы роста бактерий^[10][11] и заложила основы генетических исследований бактерий, образующих биоплёнки^[12]. Лаборатория популяризировала концепцию формирования биоплёнок как процесса развития или многоклеточного микробного процесса^[13][14][15] и стала пионером в генетических исследованиях клеточной дифференцировки, передачи сигналов^[16] и разделения труда у бактерий^[17][18]. Группа также изучала другие аспекты физиологии бактерий^[19], одомашнивание лабораторных штаммов^[20], экологию микробиома^[21][22][23], взаимодействие растений и бактерий^[24][25][26], процессы дыхания бактерий^[27] и открытие биоактивных соединений^[28][29].

В аспирантуре Колтер получил ранние доказательства гипотезы репликона, предложенной Жакобом, Бреннером и Кюзеном в 1962 году^[30]. Его работа определила точку начала репликации ДНК, что привело к разработке многих суицидальных векторов для клонирования, используемых до сих пор.

В 1980-е годы группа Колтера использовала Escherichia coli как модельный организм для изучения молекулярной генетики биосинтеза антибиотиков. Группа одной из первых охарактеризовала ABC-экспортеры, которые сейчас известны как одна из важнейших систем мембранных белков.

В конце 1980-х годов группа Колтера начала изучать бактерии в стационарной фазе роста, которая больше похожа на естественные условия^[31]. Группа обнаружила регуляторные системы, эксклюзивные для клеток в этом нерастущем состоянии, и выяснила, что мутанты с большей приспособленностью в стационарной фазе эволюционировали и быстро захватывали культуры^[10][32]. Статья Самбрано и др. 1993 года стала одним из первых примеров экспериментальной эволюции^[11].

В 1990-е годы группа Колтера сосредоточилась на регуляции и генетических компонентах биоплёнок. До этого биоплёнки изучались в контексте биообрастания^[33][34][35], но генетика их формирования была не изучена^[36][37][38]. Лаборатория открыла основные регуляторные системы развития биоплёнок^[39][40] и охарактеризовала ключевые материалы внеклеточного матрикса с использованием модельных видов, таких как Pseudomonas aeruginosa^[41][42][43], Escherichia coli^[44], Vibrio cholerae^[45][46] и Bacillus subtilis^{[47][48][49][50]}. Микробные биоплёнки стали важной областью микробиологии, признанной преобладающим образом жизни микробов в природе, что имеет значение для медицины и инфекций, вызываемых патогенными бактериями^[51].

В сотрудничестве с лабораторией Ричарда Лосика группа Колтера обнаружила, что в одновидовых биоплёнках бактерии Bacillus subtilis развиваются субпопуляции различных функциональных типов клеток. Некоторые клетки экспрессируют гены подвижности, другие — споруляции, каннибализма, выработки поверхностно-активных веществ или секреции внеклеточного матрикса^[18]. Некоторые типы клеток локализуются в кластерах в разных физических местах и на разных этапах развития биоплёнки^[17]. Исследование 2015 года показало, что коллективное поведение, такое как групповая миграция по поверхности, может возникать в результате взаимодействия между несколькими типами клеток.

Большая часть последних работ Колтера была посвящена взаимодействию между несколькими видами в смешанных сообществах. Эта работа привела к ряду исследований эмерджентных свойств и социального поведения микробов при взаимодействии с другими видами.

• Germ Stories (Артур Корнберг, 2007 год) — предоставил фотографии.
• March of the Microbes (Джон Ингрэм) — автор предисловия.
• Microbes and Evolution: The World Darwin Never Saw (2012 год) — соредактор со Стэнли Мэлоем.
• Life at the Edge of Sight: A Photographic Exploration of the Microbial World (2017 год) — соавтор со Скоттом Чимилески.

С 2014 года по 2018 год Колтер и Скотт Чимилески организовали две выставки в Гарвардском музее естественной истории^[6]. Выставка World in a Drop: Photographic Explorations of Microbial Life проходила с августа 2017 года по январь 2018 года^[53]. Выставка Microbial Life: A Universe at the Edge of Sight открылась в феврале 2018 года при поддержке Фонда Альфреда Слоуна^[5]. Эти выставки также демонстрировались в проекте «Эдем» в Великобритании и в Университете EAFIT в Медельине (Колумбия).

Чимилески и Колтер также были консультантами и предоставили изображения для постоянной выставки Invisible Worlds в проекте «Эдем», спонсируемой Wellcome Trust^[54]. Их фотографии и таймлапс-видео были представлены на выставке Bacterial World в Музее естественной истории Оксфордского университета в 2018 году и на выставке World Unseen: Intersections of Art and Science в музее Центров по контролю и профилактике заболеваний США в Атланте в 2019 году.